Aleaciones no Ferrosas - Ligeras: Aleaciones de Magnesio

Las piezas de aleaciones de magnesio pueden vaciarse en moldes de arena, permanentes o por inyección.

Siendo ligeras tienen mayor resistencia que las vaciadaas en aleaciones de Aluminio. Generalmente pueden contener Aluminio, magnesio y Zinc, y en algunos casos Silicio, Cobre y Níquel. También son maquinables.

Un análisis típico de estas aleaciones es:

Las piezas fundidas en estas aleaciones son utilizadas principalmente en la industria aeronáutica, espacial y automotriz.

Aleaciones No Ferrosas - Ligeras: Aleaciones de Aluminio

Aleaciones Ligeras

Son las que tienen como base el Aluminio y el Magnesio.

Aleaciones de Aluminio

Las Aleaciones de aluminio más utilizadas en piezas fundidas suelen contener Cobre, Silicio, Magnesio, Zinc y Níquel.

Los métodos de moldeo usuales son: Moldes de arena, moldes permanentes y fundición por inyección (die casting).

La aleación ALMAG conteniendo entre 6.2 y 7.5% de Magnesio es muy utilizada por sus caracteríticas de alta resistencia, alta ductilidad, resistencia a la corrosión, ligereza, estabilidad dimensional y, además, son maquilables.

Estas piezas fundidas son utilizadas en la industria automotriz, industria de la aviación, válvulas, muebles, aparatos domésticos y utencilios para el hogar.

Composición Química.
Algunas de las más usuales son:

Metalurgia Ferrosa

Al combinarse el Hierro y el Carbono a altas temperaturas existe un límite de saturación, a partir del cual el Carbono queda libre en forma de grafito.

METALURGIA 

Es la ciencia de los materiales que estudia el comportamiento físico y químico de los elementos metálicos y sus compuestos y mezclas de las llamadas aleaciones.

Austentita

Es una solución sólida intersticial o de inserción de carbono en hierro gama. No es estable en el sistema Hierro-carbono a temperaturas ordinarias y no puede ser retenida totalmente por enfriamiento, aunque puede ser identificada entre los constituyentes del acero ordinario templado.

Carbono Equivalente

(Hierro Colado)

Carbono Total

En la Fundición de Hierro es la suma del grafito y del carbono combinado.

Cementita

Esn un carburo de hierro (Fe3c) constituyente del acero y del hierro colado, que cristaliza en el sistema ortorrómbico y cuya composición es 6.67% de carbono y 93.33% de hierro.

Ferrita

Hierro alfa de red cúbica de cuerpo centrado, presente en el acero en su forma pura, por debajo de los 760°C. Es una solución sólida de carbono (u otros elementos) en hierro alfa.

Martensita

Es una fase metaestable del hierro o acero, que se produce por la transformación de la austentita en martensita, al empezar el enfriamiento en el límite inferior  de la temperatura de formación de Austentita. La martensita es una solución sólida interticial sobresaturada de carbono en hierro alfa y es el principal constituyente en las aleaciones FeC endurecidas por un rápido enfriamiento.

Matriz

En una microestructura es la fase predominante o la sustancia principal en la que un constituyente está saturado.

Perlita

Es un constituyente eutectoide de composición 0.89% de carbono y el resto de hierro. Está formada por láminas alternadas y paralelas de hierro alfa y cementita.

Se produce por la descomposición de la austentita mediante un enfriamiento lento.

Al conjunto de láminas alternadas se le llama perlita laminar.

Grafito

Forma cristalina del carbono en un sistema monoclínico, compuesto de placas hexagonales, de aspecto gris obscuro brillante. Puede encontrarse en forma natural o producirse sintéticamente.

Temperatura Crítica es la temperatura a la cual suceden cambios en la fase del metal durante su enfriamiento.

Estructuras de Hierros sin y con inoculación.

Estructuras metalográficas de los diferentes hierros

Diagrama del equilibrio Hierro-Carbono

Metales Ferrosos: Materias Primas

a) Arrabio. Es el Hierro de Primera Fusión obtenido en un Alto Horno, en el cual, al solidificarse, la mayor parte del carbono se separa en forma de grafito. Tiene un alto contenido de Carbono, entre 3.50% y 4.00%, clasificándose según su contenido de Silicio, Fósforo y Azufre.

b) Chatarra. Es el desperdicio metálico, reciclable, que se da por inútil ya sea defecto o por uso, destinado a ser refundido, clasificándose según su peso específico, tamaño, análisis químico e impurezas.

Se denomina Chatarra interna al desperdicio metálico generado durante el proceso de fundición, consistente en piezas rechazadas por ser defectuosas, coladas, alimentadores, plastas y salpicaduras.

c) Ferroaleaciones. Tienen por objeto el agregar los elementos de aleación a los aceros y Hierros. Se fabrican en Hornos eléctricos de Arco especiales, conteniendo un alto porcentaje de hierro y del elemento  en cuestión, con la característica de poder fundirse fácilmente en el baño metálico.

Las más comunes son: Ferromanganeso, Ferrosilicio, Ferrocromo, Ferromolibdeno, Silicomanganeso y ferroníquel. Las adiciones de Níquel pueden hacerse también con trozos o granalla de Níquel Metálico.

Metales Ferrosos: Hierros Resistentes al Desgaste

Hay tres tipos de desgaste a los que puede estar sujeto el Hierro Fundido:

a) Abrasión. En la cual las piezas están en contacto con un material abrasivo, ya sea seco o húmedo, pero sin grandes impactos. Por ejemplo las lainas o bolas de molinos pulverizadores. 
Para  estas aplicaciones se utilizan hierros Martenísticos como el que contiene 16% Cromo, 3% Molibdeno y 3% Carbono, con comportamiento similar al Ni-Hard que contiene 3.5% Níquel y Cromo de 1.7% a 7%.

b) Rozamiento o Deslizamiento metálico en seco, sin abrasivos.
Como por ejemplo las bancadas de los tronos y tambores de freno. para estas aplicaciones se ha encontrado adecuado el hierro dúctil perlítico con más de 0.5% Molibdeno y, para algunos usos Hierros al Níquel Manganeso y al Cromo Manganeso, con grafito grueso y dureza superior a 250 grados Brinell.

c) Rozamiento o Deslizamiento con lubricación. 
En casos como los pistones, sus anillos, cigüeñales o árboles de levas. 
Se utiliza Hierro Dúctil con una matriz de hasta 50% Ferrita con Silicio de 4% a 5%. En algunos casos también se utilizan Hierros Perlíticos.

Metales Ferrosos: Hierros Resistentes a la Corrosión

El Hierro Fundido es más resistente a la corrosión atmosférica que el acero.
Se ha observado que los hierros de baja aleación, con 0.5 a 2.00% de Níquel, Cobre, Cromo y otras aleaciones, mejoran su resistencia a ciertos ambientes corrosivos.

Los Hierros Aleados con mejor resistencia son: 

a) Con matriz austentíca con 14% Ni y 6% Cu, o con más de 20% Ni, y en ocasiones con 2% Cr, tienen una alta resistencia a la corrosión y además de ser maquinables son resistentes a altas temperaturas.

b)Con contenidos de 12% a 18% de Silicio, son resistentes a ácidos. Sin embargo su dureza y fragilidad es alta.

c) Con contenidos de 15% a 30% de Cromo son resistentes a la oxidación a altas temperaturas y a la corrosión-abrasión.

Metales Ferrosos: Hierro Maleable

El Hierro blanco que después de un tratamiento térmico es parcialmente maleable. En la actualidad ha sido sustituido por el Hierro Nodular.

Los hierros maleables son tipos especiales de hierros producidos por el tratamiento térmico de la fundición blanca. Estas fundiciones se someten a rígidos controles y dan por resultado una microestructura en la cual la mayoría del carbono está en la forma combinada de cementita, debido a su estructura la fundición blanca es dura, quebradiza y muy difícil de maquinar.

La fundición blanca se produce en el horno de cubilote, su composición y rapidez de solidificación separa coladas que se transformarán con tratamiento térmico en hierro maleable. La fundición blanca también se utiliza en aplicaciones donde se necesita buena resistencia al desgaste tal como en las trituradoras y en los molinos de rodillos.