Fundición Esferoidal

Ingeniería Metalúrgica y Materiales

El proceso fue patentado por la International Nickel Company en el año de 1949 cuando se le otorgo la licencia. Ha tenido un crecimiento bueno en Japón y Alemania, pero sobretodo en Francia donde la producción se emplea para fabricar tubos centrifugados, en tanto que en Estados Unidos su empleo se orienta a la industria automovilística. Para conseguir la cristalización del grafito en forma esferoidal la fundición líquida debe ser sometida a dos tratamientos consecutivos:

El primero consiste en añadir a la fundición líquida una aleación o producto que contenga un elemento esferoidizante. Que por cierto son bastante limitados y entre ellos se encuentran los siguientes: Magnesio, Calcio, Titanio, Cromo y Azufre, pero en la industria solo el Magnesio y el Calcio son tenidos en cuenta, y estos elementos son acompañados por otros que sirven como portadores conformando la aleación deseada.

En cuanto al segundo proceso (inoculación) consiste en someter la fundición esfereodizada a un tratamiento especial con el fin de evitar que pase parcial o totalmente a fundición blanca e impedir que los nódulos se disuelvan en el baño metálico fundido desvaneciéndose la acción esferoidizante del Magnesio. Este proceso se realiza cada vez que el metal sale del horno en el chorro o en la cuchara los inoculantes más empleados son: ferrosilicio (FeSi), el FeSiCr, el silicato de calcio, etc.

Dentro de los factores más importantes a tener en cuenta en una eficiente nodulización podemos considerar como el más importante la composición del baño a inocular el cual debe reunir requisitos muy estrictos en lo que concierne al contenido de azufre y elementos trazas, tales como, Bi, Sb, As, etc., que son perjudiciales en la esferoidización. Dentro de os principales elementos se encuentran los siguientes:

El contenido de carbono para hierro esferoidales varia entre 3 y 4.3%. Siendo el carbono la base para la formación de esferoides de grafito, a mayor cantidad de carbono corresponderá la formación de un mayor número de esferoides, aunque no debe sobrepasar ciertos límites por encima de los cuales se puede presentar la flotación del carbono. Este fenómeno se presenta debido a que la densidad del grafito es menor que la del hierro, lo que hace que los nódulos floten segregándose en la parte superior de la pieza.

Es necesario que antes de efectuar el tratamiento con esferoidizantes bajar el contenido de Azufre al orden del 0.02%. Cuando se adiciona Mg a un baño alto en Azufre se producen formas de grafito interdendrítico y laminas en rosetas. La necesidad primordial de reducir el Azufre a porcentajes tan bajos radica en la gran afinidad entre elemento y el Mg dado que este último se utiliza como esferoidizante para formar sulfuros estables, (MgS). Si el contenido de Azufre es muy alto durante la inoculación gran parte del Mg irá a la escoria en forma de sulfuro. El S ejerce un efecto antiesferoidizante cuando supera cierto límite en composición; ya que el Azufre y el Oxigeno disueltos en el hierro inhiben la nucleación. Se puede afirmar, además, que el Azufre previene la formación de carburos debido principalmente a la estrecha relación entre C y S, evitando la formación de Fe₃C.

El rango normal del silicio en el hierro esferoidal oscila entre 1.3 y 3.0%. debido a que el silicio afecta al carbono equivalente, también afecta el número de esferoides y la flotación del grafito, el incremento del porcentaje de silicio desplaza en eutéctico hacia la izquierda. Cuando se enfría una aleación hipoeutéctica fundida, se precipitan dendritas de austenita hasta que se llega a la temperatura eutéctica, el líquido restante puede solidificar como eutéctico metaestable de austenita y cementita, o como un eutéctico estable de austenita y grafito. Un Silicio alto trae consigo la formación directa del grafito del producto estable. El Silicio también trae consigo, en el hierro solidificado, la descomposición de cementita sólida de acuerdo a la reacción:

Ya sea durante la solidificación normal en el molde o por medio de un tratamiento térmico posterior. Esto puede aplicarse tanto a carburos perlíticos o eutectoides como a carburos eutécticos. En la producción de hierro esferoidal es indispensable la inoculación que sigue al tratamiento con Mg pero se ha podido observar una excelente grafitización sin necesidad de inocular si se emplea una aleación de Mg-ferrosilicio, siempre y cuando el tiempo transcurrido entre el tratamiento y la colada en el molde no se prolongue demasiado, pues con el tiempo se redisuelven los nódulos en el baño, desvaneciéndose la ación nodulizante del Mg. En los casos en que el volumen del metal fundido es considerable se hace la adición de ferrosilicio, con el fin de provocar la vida del nódulo; cada vez que el metal se pase de una cuchara a otra se realiza esta misma acción agregándole al chorro o en el fondo de la cuchara.

Este es un elemento antigrafitizante, el contenido de este en el hierro esferoidal es de 0.3 a 0.5%, a menos que se desee obtener una matriz completamente ferritíca, en cuyo caso este elemento debe utilizarse a muy bajo nivel. Cuando se desea una matriz perlítica, este elemento puede estar en cantidades que excedan el límite superior. Se debe anotar el hecho de que siendo el manganeso un fuerte estabilizador de carburos, influye también sobre el tamaño del esferoide impidiendo su crecimiento al disminuir la difusión de carbono hacia los nódulos.

El fósforo no afecta ni la forma ni el tamaño de la fundición esferoidal, las porosidades pueden presentarse con exceso de fósforo, debiéndose limitar su contenido por el incremento del carbono y del silicio. El aumento de la porosidad se explica por el aumento del eutéctico fosforoso, de modo que este es él ultimo en solidificar, produciendo la formación de microporosidades en los cristales, en las proximidades a las zonas eutécticas. En la fundición esferoidal esta actitud a la porosidad es muy marcada, cuanto que la contracción debida a la solidificación eutéctica es característica de la fundición esferoidal, que obtenidos postinoculación aumentó el número de celulas eutécticas, aumentando la porosidad.

Es el responsable de la esferoidización del grafito en los hierros hipo e hipereutécticos, es un poderoso desulfurante y desoxidante. Si el contenido de O₂ y/o de S en el baño es muy alto, una cantidad apreciable de Mg se consumirá en la formación de óxidos y sulfuros de Mg. Las teorías hasta el momento estudiada dan por hecho que el Mg es el centro de nucleación y el que produce dicha nucleación en forma esferoidal. Una de las teorías más aceptadas propone que existe una caída en el potencial de ionización de átomos de Mg lo que acompañado a la alta afinidad que existe en este estado entre el Mg y el C, y a la alta temperatura del baño, conduce a una interacción donador-receptor entre átomos de carbono y Mg, con la formación del complejo Mg⁺-C^-. Este servirá como núcleo o punto de partida para que el grafito se reúna a su alrededor, de esta manera la célula crece y forma un nódulo, esto explica en cierta forma la alta concentración en el centro de estos nódulos. La cantidad de Mg a adicionar en el baño debe ser bien dosificada para evitar formas indeseadas de grafito y variaciones imprevistas en la matriz; pues se sabe que el Mg residual (Mg total agregado como aleación menos el consumido en el proceso de desulfuración y desoxidación) que excede la cantidad requerida actúa como un estabilizador de carburos, promoviendo la formación de carburos primarios en piezas de sección delgada o restringiendo la formación de estructura ferritíca en piezas de sección gruesa. Además, los contenidos excesivos de Magnesio residual tienden a formar espumas y escorias con la consecuencia de poros en las piezas fundidas, el contenido de Magnesio residual oscila entre 0.05 y 0.08%, aunque existen otras teorías que afirman que la cantidad optima esta entre 0.03 y 0.06%. Hay que tener en cuenta, además, que el rendimiento del Magnesio no es del 100%, este depende de la temperatura del baño, del proceso empleado y de la concentración del Magnesio en la aleación. A continuación se muestra una tabla donde se muestra como varia el rendimiento para diferentes porcentajes de Mg.

RENDIMIENTO A DIFERENTES PORCENTAJES
% de Mg en aleación	Rendimiento
Mg puro	0
50	10 - 25
8 - 12	20 - 40
4 - 8	40 - 60

Teniendo en cuenta todo lo anteriormente dicho, la cantidad de Mg total a adicionar se puede determinar por medio de la fórmula siguiente:

Hay que tener en cuenta también que la proporción de Magnesio residual decae con el tiempo en la fundición líquida, debido esto principalmente a la afinidad del Mg con el Azufre. De modo que una pieza que deba colarse 10 minutos después del tratamiento debe contener más Mg residual que una que ha de colarse inmediatamente después del tratamiento. Otro aspecto que hay que tener muy presente es el punto de fusión del Mg, que es de 1100°C aproximadamente, en la zona de temperatura de fusión de la fundición de hierro, es decir, en la zona de 1200 a 1500°C; donde el Mg desarrolla una presión de vapor alta y peligrosa desde el punto vista operativo y que por lo tanto hay que controlar. El Mg se pone en contacto con el hierro de acuerdo al proceso que se ha de desarrollar, pero la cantidad en que este elemento se adiciona influye en la forma del grafito de la siguiente manera: Si la cantidad de Mg es insuficiente se promueve la formación de grafito laminar o interdendrítico, con presencia de algunos nódulos en forma esporádica. Al aumentar el porcentaje de Magnesio residual se aumenta de igual forma la producción de nódulos y aparecen a veces formas muy variadas de grafito, tales como rosetas, laminas, etc. Cuando el Magnesio residual se encuentra en cantidades muy altas (por encima de 0.18%) ocasiona la aparición de grafito en forma de espiga, diseminado entre los nódulos deformados. Cuando el Magnesio residual se encuentra en la proporción adecuada se presenta solo grafito en forma nodular y la presencia de otras formas de grafito es casi nula.

Es el elemento promotor de carburo que es agregado para lograr una buena resistencia a la tracción y al desgaste, al calor, y a la corrosión. Sin embargo, promueve la formación de carburos libros lo que representa su principal desventaja y cuyo efecto se ve neutralizado por la adición de elementos garfitizantes al momento que se vaya a adicionar este. La adición de cromo se puede realizar directamente en la cuchara cuando se va agregar en proporciones bajas. Agregando el Cromo en porcentajes de 0.1-0.2% se afina la perlita y el grafito en las fundiciones. Para 1% se logra una gran cantidad una gran cantidad de carburos diseminados obteniendo así una fundición de alta dureza y una matriz estable a altas temperaturas, cuando se agrega hasta 0.5% combinado con 0.2% de Estaño se logra una alta estabilidad de la perlita a altas temperaturas y durante un tiempo apreciable.

Este produce un endurecimiento de la ferrita que es considerado como un efecto directo, pues, además, causa indirectamente la grafitización de la fundición durante la solidificación en un término medio en comparación con el Silicio, el Cobre influye negativamente en la rata de crecimiento del grafito tanto así que en altas proporciones (3.2%) destruye completamente los esferolitos.

La adición de este elemento tiene un gran efecto de la estabilidad y formación de la perlita, ya que por ejemplo un hierro cuya matriz es ferrítica sin estaño puede transformarse a perlítica con adiciones de pequeñas cantidades de este. La formación de la perlita como matriz acarrea cambios considerables en las propiedades mecánicas. La adición de Estaño puede causar un efecto nocivo en la formación de nódulos, esto se puede neutralizar con la adición de Cerio. Así por ejemplo para la neutralizar el efecto nocivo en la nodulización de 0.37% de Estaño se requiere 0.6% de Cerio.

Durante la solidificación este elemento actúa como un grafitizante, pero en menor grado que el Cobre y en el proceso de enfriamiento es un antiferritizante de menor poder, tendiendo a formar diferentes estructuras según el porcentaje en que se agregue, así por ejemplo, con adiciones de hasta 2% se obtiene una estructura perlítica y con adiciones de 4-8% se obtiene una estructura martensítica y con adiciones del 20% se obtiene una estructura austenítica.

La desoxidación del caldo es una condición inexcusable para que se formen los esferoides que durante la cristalización aparecen al desprenderse el carbono del hierro. La desoxidación se consigue perfectamente con ayuda del magnesio, no habiéndose en la práctica otro medio que permita en la práctica obtener más económicamente resultados igualmente satisfactorios y al mismo tiempo también la esferoidización. Con toda probabilidad la desoxidación del hierro líquido es absolutamente necesaria, pero no basta para que una fundición hipoeutéctica, eutéctica o hipereutéctica se forme grafito esferoidal. Asimismo se sabe que otros elementos, como por ejemplo, Plomo, Bismuto, que ocasionalmente impurifican la fundición, impiden la formación de los esferoides incluso en la presencia de suficiente Magnesio, y que esta interferencia se puede eliminar por adición de metales de tierras raras. Estos principios son conocidos por los productores de grafito esferoidal y consecuentemente aplicados en la práctica, por cuanto para fabricar la esferoidal se emplean cargas, por ejemplo de arrabio y chatarra de acero, que satisfacen estos requisitos.

En la práctica es muy importante que el material de carga contenga la menor cantidad posible de Azufre, ya que el Magnesio tiene gran afinidad no solamente con el oxígeno, sino también con el Azufre y, por lo tanto al combinarse con éste último, no se dispondrá de Magnesio necesario para la desoxidación del hierro colado y eventualmente para otros fines. Un contenido, lo más bajo posible, de Azufre en la fundición líquida para elaborar la esferoidal es también de gran importancia práctica, por cuanto tras el tratamiento metalúrgico ha de desescoriarse el caldo, es decir, separar la escoria de la combinación Magnesio-Azufre y Magnesio-Oxígeno. La experiencia demuestra que el bajo contenido de Azufre permite escoriar hasta el máximo posible. Los productos de reacción (sulfuros, óxidos y también silicatos) dificultan el llenado de moldes, perjudican la calidad de las piezas fundidas y pueden a llegar a afectar las propiedades del material colado hasta el extremo de hacer inutilizable la pieza si antes de que solidifique el caldo no se consigue la separación de aquéllos.

La fundición esferoidal se obtienes por fusión de lingote de hierro especial, junto con una porción de retornos y chatarra de acero, casi exclusivamente en hornos eléctricos de inducción o cubilotes de viento caliente. La temperatura de sangrado del hierro debe ser de 1500°C o superior, a fin de poder compensar la pérdida de temperatura que sobreviene en el tratamiento de Magnesio y garantizar altas temperaturas de colada. Para la fusión en cubilotes es indispensable disponer de coque de muy bajo azufre y buen poder calorífico. Se puede lograr un aumento considerable en la temperatura del metal en el pico de colada mediante el empleo de carburo de calcio como fundente en sustitución de la caliza, añadiéndose fluorita para darle fluidez a la escoria. En el caso de cubilote ácido, es indispensable efectuar una desulfuración en la cuchara, previa a la inoculación del Magnesio por lo que se necesita una temperatura suficientemente alta. Esta desulfuración suele hacerse con carbonato de Sodio, carburo de calcio ó caliza, siendo más efectivo el tratamiento con los dos primeros. La producción mediante el horno eléctrico es más fácil de controlar. Debido a que no hay adiciones de azufre, su contenido no es otro que el de la materia prima, Además, el control de temperatura se puede llevar a cabo de manera más precisa, se puede recalentar el baño después de las perdidas de temperatura debido a la inoculación y a la desulfuración. Antes de sangrar el hierro se cuela una probeta en forma de cuña, que se enfría bruscamente y se rompe de un golpe, a fin de poder enjuiciar por el aspecto de la fractura de la cuña la composición y el estado del caldo, también por el blanqueo del vértice de la cuña el contenido de silicio y carbono del hierro líquido. Por otra parte, del mismo Hierro base se cuela una probeta en arena para análisis, que se enfría normalmente y en consecuencia se muestra una fractura gris. Esta probeta se maquina para sacar virutas que sirven para la determinación analítica rutinaria por vía húmeda de los restantes componentes de las aleaciones Hierro-carbono, como Silicio, Manganeso, Fósforo y Azufre. El tratamiento con Magnesio del caldo se efectúa con una aleación, añadida en una cantidad que depende del contenido de Azufre del Hierro, del método de adición y de la temperatura del tratamiento. Después de retirar minuciosamente las escorias de la reacción, se introduce la cantidad necesaria del inoculante ferro-silicio, con aproximadamente 0.5 % Si, en este baño limpio. Antes y después de colar la fundición esferoidal, se cuela la llamada probeta de Magnesio, que sirve para la determinación del contenido residual de Magnesio en el hierro. Dado que durante el proceso de colada se produce cierta pérdida de Magnesio, se utiliza la última probeta, casi siempre espectográficamente, y en caso de que ésta muestre suficiente cantidad de Magnesio, podrá prescindirse del análisis de la primera probeta, a la que solo en caso de discordancia se recurre para ulteriores determinaciones. Para determinar los constituyentes usuales de la fundición con grafito esferoidal, aparte del carbono se puede recurrir a una probeta colada en arena de solidificación gris. Los métodos de análisis por vía húmeda están siendo desplazados por electroquímicos, los cuales permiten una rápida determinación de la composición química del hierro base y hace posible, entre otras cosas, realizar correcciones del caldo.

Como ya se ha mencionado anteriormente los elementos esferoidizantes son el Magnesio y en menor proporción el calcio, el Magnesio (más utilizado) tiente un punto de fusión de 1350°C aproximadamente y una presión de vapor de 10 atmósferas por lo que la adición de Mg es explosiva cuando se agrega solo este elemento, por lo que generalmente va acompañado de elementos pesados tales como el Silicio, el hierro, el Cobre o el Níquel, reduciendo la presión de vapor considerablemente, dentro de las aleaciones más utilizadas se encuentran las siguientes:

ALEACIONES ESFEROIDIZANTES
Aleaciones	Magnesio	%Silicio	%Níquel	%Calcio	%Hierro
TIPO 1	15		85
TIPO 2	5	15		2	RESTO
TIPO 3	10	45		2	RESTO
TIPO 4	15	30	55
TIPO 5	10	65		6	RESTO
TIPO 6	15	50		4	RESTO
TIPO 7	18	65		2	RESTO
TIPO 8	30	60		4	RESTO

Los procedimientos para la fabricación de la fundición esferoidal son numerosos pero en general pueden ser clasificados en tres grupos, según la naturaleza de las fundiciones tratadas.

Como se ha mencionado anteriormente la adición de Magnesio puro a la fundición líquida es muy peligroso y requiere técnicas especiales, debido a la evaporación explosiva del Magnesio a temperatura normal de fundición. Este fenómeno disminuye el rendimiento del Magnesio como esferoidante, para aumentarlo se recomienda adicionarlo bajo presión gaseosa elevada, con lo que se logra que la temperatura de ebullición del Magnesio ascienda más que la temperatura de la fundición líquida, este procedimiento se utiliza en la cámara de presión y en la cuchara de presión, en la primera se procede en este orden, se cierra, se introduce en el recipiente gas a alta presión. Seguidamente se introduce el magnesio en la fundición. En al cuchara de presión, la elevada presión se consigue por evaporación de Magnesio, por este motivo, la cuchara adopta una forma especial, y el espacio libre de la parte superior del baño es relativamente pequeño.

Se trata de aleaciones de Silicio o ferrosilicio con 5-35% de Magnesio que son mucho más económicas que las del tipo Niquel-Magnesio pero con menor peso específico. El procedimiento a seguir es el siguiente, se depositan en el fondo de la cuchara sobrenadando fácilmente en la fundición cuando se llena aquella, proviniendo una reacción en superficie insuficiente y variable, para obtener un resultado eficiente con estas aleaciones es necesario emplear técnicas apropiadas. Otra técnica consiste en la inmersión de la aleación contenida en una campana de material refractario ó de grafito. La campana esta unida a una pesada capa que cubre la cuchara durante el tratamiento, para impedir las proyecciones de metal resultante de la reacción violenta; que para aleaciones con 5-10% de Magnesio resulta un poco violenta por lo que se puede depositar en el fondo de la cuchara. Actualmente se utilizan tres técnicas diferentes. La primera consiste en depositar la aleación en el fondo y en un lado de la cuchara y cubrirla con desperdicios de chapa de acero, que va siendo cubierta con la fundición a medida que se llena la cuchara por el lado opuesto. Otro método es el denominado Sándwich, la aleación se deposita en una cavidad en el fondo de la cuchara y se tapa con chapas de acero. Al ser llenada la cuchara por la parte superior del fondo se va cubriendo la aleación con fundición líquida. Un nuevo método denominado "Triggerr method" la aleación se deposita en una cavidad en el fondo de la cuchara se cubre con una capa de carburo de calcio de granulometría 0.3-0.7mm. Al contacto de la fundición líquida el carburo se vitrifica y forma una corteza sólida una vez llenada la cuchara, la corteza es perforada por un vástago de acero iniciándose así, una reacción moderada.

Las aleaciones pesadas en base de Níquel o de Cobre presentan la ventaja de un empleo más sencillo que las aleaciones de baja densidad, pero tienen como principal inconveniente su bajo costo. Estas aleaciones pueden depositarse en el fondo de la cuchara sin precauciones especiales o incluso vertirse en la cuchara después de llenada esta. Estas aleaciones son empleadas en las fundiciones inglesas productoras de fundición esferoidal que utilizan aleación Ni-Mg.

Dentro de estas dificultades se pueden presentar en primer lugar los factores que pueden influenciar en el grado de esferoidización de la fundición y en segundo lugar se pueden considerar los defectos que pueden presentarse en las piezas de fundición esferoidal.

Según las materias empleadas y el procedimiento de elaboración el contenido de azufre de la fundición de base y por lo tanto el contenido de Magnesio residual después del tratamiento puede variar. Una disminución del contenido de azufre no ejercerá, por lo general, influencia notable, pero en el caso contrario un aumento sensible del contenido de azufre, puede originar un contenido muy bajo de Magnesio residual, lo que ocasionaría una esferoidización imperfecta.

El rendimiento de incorporación del Magnesio depende de la temperatura de tratamiento, por lo tanto, puede influenciar considerablemente al Magnesio residual. Si la temperatura de la fundición es baja puede resultar una fundición con Magnesio residual alto, lo que acarrea una fragilidad del metal. Si la temperatura es muy elevada el Magnesio residual resultaría insuficiente por lo tanto se presentaría una esferoidización insuficiente. Si transcurre mucho tiempo entre el tratamiento y la colada el contenido de Magnesio residual disminuye y también el efecto de la inoculación, por lo que resultará una fundición con tendencia a la fragilidad y con una disminución del potencial de esferoidización.

Algunos elementos como el Antimonio, el Bismuto, el Plomo, etc, ejercen una influencia excesivamente nefasta sobre la formación de los esferoides y pueden impedir esta totalmente o parcialmente a partir de unas milésimas de porcentaje. La adición de tierras raras incorporadas a la aleación nodulizante o por separado, permite neutralizar la influencia de trazas perjudiciales, siempre que la proporción no rebase un valor límite, que se fija en 0.014% para el Plomo, 0.06% de Bismuto y 0.015% del Antimonio.

Se consideran ahora los defectos que puedan presentarse en las piezas de fundición esferoidal dentro de los cuales se pueden formar los siguientes:

Estas se presentan en piezas relativamente delgadas y no se presentan, prácticamente en las masivas. Se ha investigado que las picaduras aparecen cuando el valor de Aluminio residual alcanza un valor crítico, que se encuentra entre 0.01-0.02%, según la naturaleza de la arena, la forma de la pieza, la temperatura de colada, etc. Por debajo o por encima de este valor las picaduras no se forman, por lo que la adición de Aluminio entre 0.1-0.2% las hace desaparecer.

La contracción volumétrica de esta fundición es del 6%, frente al 2% de la fundición laminar. Las piezas de fundición esferoidal, son por lo tanto, más sensible a la formación de rechupes por lo tanto se necesitan mazarotas, enfriadores, para eliminarlos.

Se trata de un efecto de temple inverso, que provoca la penetración de los carburos en ejes de piezas redondas como cigüeñales y arboles de levas. Este fenómeno se remedia en parte con la disminución de Manganeso y de Magnesio o por la inoculación masiva; pero es el tratamiento térmico el que permite eliminar con certeza los carburos.

Las fundiciones dúctiles presentan en ciertos casos propiedades comparables con las de los aceros, por ejemplo el modulo de elasticidad, que puede alcanzar valores de hasta 17500 Kg/mm² cuando se encuentra en estado recocido; presentan, además, valores de resiliencia y porcentaje de elongación muy por encima de las fundiciones pero por debajo de los aceros. Los valores de límite de elasticidad varían entre un 65 y un 85% de la última carga de acuerdo al tratamiento que se le realice a la fundición después de la inoculación. Cuando la fundición es empleada en estado bruto de colada presenta una resistencia a la tracción de aproximadamente unos 70 Kg/mm² y un 3% de alargamiento. Cuando se desea una relativamente buena dureza y una aceptable ductilidad se recomienda utilizar fundiciones esferoidales que hayan sido sometidas a normalizado y revenido o bien a temple y revenido ya que se pueden obtener por medio de estos tratamientos resistencias a la tracción que varían entre 80 y 90 Kg/mm² y porcentajes de alargamiento entre 1.5 y 2.0%. Conviene destacar la influencia del espesor sobre los resultados que se desean obtener, cuando se fabrican piezas delgadas se debe adicionar mayor cantidad de silicio, para evitar la formación de fundición blanca o bien en caso extremo utilizar elementos de aleación. La presencia de grafito contribuye al mejoramiento de la maquinabilidad que es similar a la de las fundiciones grises y superior a la de los aceros que presentan durezas similares. La fundición dúctil tiene el punto de fusión más bajo que cualquier otra aleación hierro-carbono, debido esto a que su composición está muy cerca del punto eutéctico, por lo que presenta mejor colabilidad y mayor fluidez que otras aleaciones hierro-carbono, es de destacar entonces su uso con gran regularidad para fabricar piezas fundidas de formas complicadas. Debido al porcentaje de carbono equivalente relativamente alto (4.3 a 4.7%) se puede fabricar en hornos de cubilote en los que se obtenga la temperatura necesaria y que se realicen los debidos controles de composición.

Estas fundiciones presentan como una de sus características principales su gran aptitud para los tratamientos térmicos, que producen entonces una gran gama de propiedades en la fundición que se pueden aprovechar desde el punto de vista mecánico. Estas aleaciones responden a los tratamientos de temple y revenido en forma más o menos parecida a como lo hacen los aceros, el porcentaje de carbono que se encuentra en la matriz (carbono activo) varia entre 0 y 1.0% según la composición, el proceso de fusión o el espesor de la pieza, además el carbono que se encuentra en forma de grafito puede actuar como suplementario o de reserva durante el proceso de recarburación o descarburación. La matriz puede ser entonces ferrita, perlita, martensita, martensita revenida, bainita o mezcla de dos o más microestructuras, las cuales se consiguen con diversos tipos de tratamientos, tales como revenido, recocido, normalizado, temple, austempering, endurecimientos superficiales, etc., dependiendo de las propiedades que se desean obtener. A continuación se explican brevemente algunos de los tratamientos de los tratamientos que se emplean más comúnmente:

Consiste en calentar una pieza hasta austenizar y realizar posteriormente un enfriamiento al aire, el calentamiento se hace lentamente y se lleva a una temperatura de 875 a 925°C, si el enfriamiento es lo suficientemente lento y si la pieza tiene dimensiones adecuadas se obtiene una matriz de perlita fina. Después del normalizado se suele aplicar un tratamiento a la pieza conocido como revenido, que consiste en someterla a un calentamiento subcritico con el fin de disminuir las tensiones internas que pueden haber aparecido con el normalizado y que afectan las propiedades mecánicas. Es muy importante tener en cuenta el efecto de los elementos aleantes sobre las piezas de fundición esferoidal que han de ser normalizadas, pues la templabilidad se ve seriamente afectada por estos.

Este tratamiento se recomienda realizarlo cuando se desea obtener de la pieza la máxima ductilidad o la máxima maquinabilidad ya que se logra una estructura de matriz ferritíca con grafito nodular en ella, el recocido generalmente se realiza en dos etapas:

I. Se lleva la pieza a una temperatura un poco por encima de la critica, con el fin de disolver los carburos presente es la matriz en la austenita.

II. Se enfría lentamente para que se presente la transformación de austenita a ferrita y para que el carbono se precipite en forma de grafito en los alrededores de los nódulos, la temperatura depende de la composición del metal, pero varia muy poco. Los ciclos de recocidos que se siguen normalmente en la practica son los siguientes:

a) Se realiza un calentamiento hasta aproximadamente 900°C, luego se realiza un enfriamiento en el horno, hasta unos 690°C y se deja a esta temperatura durante 5 a 8 hora dependiendo del espesor de la pieza.

b) Se realiza un calentamiento hasta 900°C y luego un enfriamiento en el horno hasta llegar a 790°C, posteriormente se debe dejar enfriar a una velocidad inferior a 150C por hora hasta llegar a los 650°C.

c) Calentamiento hasta legar a los 925°C con posterior enfriamiento al aire, hasta llegar a los 650°C y luego un calentamiento hasta 720°C para realizar un recocido isotérmico por 6 horas y terminando con un enfriamiento al aire.

Este tratamiento se realiza en forma uy parecida a la de los aceros, pero teniendo gran influencia en contenido de Silicio y la temperatura de austenización. La temperatura a la cual se calienta generalmente se emplea esta entre 850 y 925°C, luego se procede al enfriamiento que generalmente se realiza en aceita para evitar la formación de tensiones que puedan aparecer. Los elementos tales como el Silicio y el carbono dentro de composiciones normales tienen poca influencia en la templabilidad, mientras elementos tales como el Molibdeno, el Cromo o el Manganeso tienen una influencia muy marcada. Luego de haber enfriado la fundición en aceite se obtiene una estructura martensítica por matriz, con nódulos de grafito en su interior y con muchas tensiones residuales que son eliminadas por medio del revenido disminuyendo la dureza de la fundición pero aumentando el porcentaje de alargamiento de la misma.

KEMPERS, Hans - GRAHL, Joachin De . - "Fundición de grafito esferoidal". En: Fundición. Número 112, 1969, pág. 37 - 43. J.

VAN EEGHEN. "Consideraciones sobre los distintos procedimientos de la fabricación con grafito esferoidal, las dificultades de fabricación y el control". En: Fundición. Número126, 1970, pág. 27 -33.

INTRODUCCIÓN	PRINCIPALES ELEMENTOS CONSTITUYENTES
FABRICACION DE LA FUNDICIÓN ESFEROIDAL	TRATAMIENTOS ESFEROIDIZANTES
DIFICULTADES EN LA PRODUCCÍON	PROPIEDADES DE LAS FUNDICIONES DÚCTILES
TRATAMIENTOS TÉRMICOS

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