Ensayo de Impacto

El ensayo de impacto mide la energía absorbida en la rotura de una probeta entallada de dimensiones normalizadas, golpeándola con un martillo. Los valores se expresan como energía o energía por unidad de área. Se mide la diferencia de energías del péndulo antes y después de la fractura.

Ensayo Charpy

Probeta simplemente apoyada, con una única entalla en forma de U, V u ojo de cerradura.

Ensayo Izod

Probeta empotrada, con 3 entallas por probeta (3 lados). No hay relación directa entre los resultados de ambos tipos de ensayos, ni cuando se comparan probetas con entallas o dimensiones diferentes.

En los materiales con estructura BCC (por ejemplo, los aceros convencionales), la energía absorbida en el impacto depende fuertemente de la temperatura (los aceros inoxidables austeníticos tienen estructura FCC). En materiales con estructura BCC se distingue una región de comportamiento frágil y otra de comportamiento dúctil. También las superficies de fractura son diferentes: cristalina o mate (fibrosa). Se define la temperatura de transición dúctil-frágil Tk a la temperatura a la cual ocurre este cambio.

Fundiciones

Las fundiciones se caracterizan por:

• %C > 2%
• Tiene lugar una transformación eutéctica además de la eutectoide.
• Aptitud para el moldeo pero mala forjabilidad a causa del eutéctico.

En función de la velocidad de enfriamiento y de los elementos de aleación, el C puede formar:

• Cementita (Fundiciones blancas)
• Grafito (Fundiciones grises)

Factores que influyen en la grafitización:

• Velocidades de enfriamiento lentas favorecen la grafitización.
• Elementos grafitizantes: Si, P.
• Elementos antigrafitizantes: Mn.

Fundiciones Blancas (con cementita)

Diagrama de equilibrio metaestable, aleación eutéctica.

Fundiciones Eutécticas

• %C 4.3%
• Eutéctico = Ledeburita (matriz de cementita con islotes alargados de γ con 2%C)
• A la temperatura del eutectoide, la austenita transforma a perlita.

Fundiciones Hipoeutécticas

• %C: 2-4.3%
• A temperatura ambiente está constituida por una matriz de cementita y bloques de perlita.

Fundiciones Hipereutécticas

• %C: 4.3-6.7%
• A temperatura ambiente, matriz de cementita (eutéctica y proeutectoide), que incluye grandes agujas de Fe3C primaria, e islotes de eutectoide.

Propiedades

• No son deformables en frío.
• Resistentes al desgaste y a la abrasión.
• Poca resistencia al choque (frágil).
• Buena colabilidad (eutéctico).

Fundiciones Grises (con grafito)

Fundiciones Hipoeutécticas

A temperatura ambiente está formada por perlita, cementita proeutectoide y grafito laminar. Si la velocidad de enfriamiento fuese lo suficientemente lenta, no habría transición al diagrama metaestable y las fases serían sólo grafito y ferrita.

Fundiciones Hipereutécticas

Estructura similar a las hipoeutécticas a temperatura ambiente. Cambia la primera fase que solidifica.

Influencia de los elementos de elaboración

El Si y el P conducen a una disminución del contenido en C del punto eutéctico y de la austenita en el eutéctico y en el eutectoide. Ej. Fe-C con 2.4%Si. El concepto de carbono equivalente permite recoger el efecto del Si y el P en el punto eutéctico. La presencia de P da lugar a la aparición de un eutéctico ternario Fe-Fe3C-Fe3P de bajo punto de fusión (953°C) llamado eutéctico fosforoso o esteadita.

Influencia sobre la constitución y microestructura

• Composición química: %C elevado ⇒ grafito grosero.
• Condiciones de enfriamiento: Velocidad enfriamiento ↓ ⇒ grafitización ↑ y el grafito y la perlita son más groseros.

Sensibilidad al espesor: La constitución y la microestructura son función del espesor (diferentes velocidades de enfriamiento). Esta heterogeneidad es característica de las fundiciones y puede ser deseable. La composición química tiene menos influencia en las propiedades respecto al caso de los aceros.

Propiedades mecánicas de fundiciones grises con grafito laminar

• Grafito ↑ ⇒ R.T. y dureza ↓
• Perlita ↑ ⇒ R.T. y dureza ↑

El grafito no tiene prácticamente resistencia mecánica y se comporta como un “hueco vacío” dentro del material, lo que implica:

• Menor área real. Aumento de la tensión que debe soportar la matriz.
• Concentrador de tensiones por su efecto de entalla.

No existe una relación directa entre dureza y R.T., aunque distintos autores han propuesto expresiones que dan una aproximación.

Otras propiedades mecánicas de fundiciones grises con grafito laminar

• Buena capacidad de amortiguación de vibraciones y buena maquinabilidad.
• Buena resistencia al desgaste.
• Buena resistencia a la corrosión.
• Resistencia, rigidez, plasticidad y tenacidad mediocres.

Fundiciones Grises con Grafito Esferoidal

El grafito en forma de glóbulos reduce el efecto entalla y la pérdida del área de la “matriz resistente”.

Constitución y tratamientos

En estado bruto de colada se diferencian:

• Fundiciones perlíticas con o sin Fe3C.
• Ferrito-perlíticas (Ferritización directa).

Mediante tratamientos térmicos puede modificarse la microestructura:

• Ferritización: Estado puramente ferrítico.
• Normalización: Estado puramente perlítico.