La fundición gris se refiere generalmente a la fundición con alto contenido de carbono, silicio y manganeso, pero bajo contenido de azufre. Se forma mediante el proceso de grafitización cuando el hierro líquido se enfría lentamente. El grafito se distribuye en escamas. Recibe este nombre porque su fractura es de color gris oscuro. La fundición gris se refiere a la fundición con grafito en escamas. Sus principales componentes son hierro, carbono, silicio, manganeso, azufre y fósforo. Es la fundición más utilizada, y su producción representa más del 80% de la producción total de fundición. El hierro fundido con una determinada composición se somete a un sencillo tratamiento de prehorneado, y tras la colada se obtiene fundición con grafito en escamas, también conocida como fundición gris.
Composición, estructura y características de rendimiento de la fundición gris
Composición química de la fundición gris
La composición química del hierro gris HT150 es aproximadamente: 3,2% a 3,5% de carbono, 1,9% a 2,3% de silicio, 0,5% a 0,8% de manganeso, menos de 0,12% de azufre y menos de 0,2% de fósforo.
La composición química de la fundición gris HT200 suele estar comprendida entre 3,0% y 3,3% de carbono, 1,4% y 1,6% de silicio, 0,8% y 1,0% de manganeso, menos de 0,15% de azufre y menos de 0,15% de fósforo.
La composición química de la fundición gris HT250 es generalmente: el contenido de carbono es de 3,16% a 3,30%, el contenido de silicio es de 1,79% a 1,93%, el contenido de manganeso es de 0,89% a 1,04%, el contenido de azufre está en el rango de 0,094% a 0,125%, y el contenido de fósforo está en el rango Entre 0,120% y 0,170%.
Estructura de fundición gris
La estructura de la fundición gris está formada por una matriz metálica y grafito en escamas. Existen tres formas principales de matriz metálica: ferrita, perlita y ferrita + perlita. Según las diferentes estructuras de la matriz, la fundición gris puede dividirse en los siguientes tipos:
Fundición gris ferrítica: El grafito en escamas gruesas se distribuye en la matriz metálica de ferrita. Tiene baja resistencia y dureza y buen rendimiento de fundición, y puede utilizarse para fabricar piezas de fundición o piezas finas con requisitos bajos.
Fundición gris ferrítico-perlítica: El grafito en escamas se distribuye sobre la matriz metálica compuesta de perlita y ferrita. Las escamas de grafito son ligeramente más gruesas y numerosas. Son fáciles de controlar durante la fundición, tienen un buen rendimiento de corte y se utilizan ampliamente. .
Fundición gris perlítica: El grafito en escamas, fino y uniforme, se distribuye en la matriz de perlita. Tiene una gran resistencia y dureza y se utiliza principalmente para fabricar piezas mecánicas importantes.
Características de rendimiento de la fundición gris
Características de rendimiento de la fundición gris
La fundición gris tiene excelentes propiedades. Su composición química está próxima al punto eutéctico, el hierro fundido tiene buena fluidez y puede colar piezas muy complejas. Además, debido al gran volumen específico del grafito, se reduce la contracción de la fundición durante la solidificación, lo que puede simplificar el proceso, reducir la tensión de la fundición y obtener una estructura densa.
Propiedades mecánicas de la fundición gris
Las propiedades mecánicas de la fundición gris son relativamente bajas. Su resistencia a la tracción es inferior a la del acero, y su plasticidad y tenacidad también son pobres. El grafito se distribuye en escamas, la superficie de apoyo efectiva es relativamente pequeña y la punta de grafito es propensa a la concentración de tensiones, por lo que la resistencia, plasticidad y tenacidad de la fundición gris son inferiores a las de otras fundiciones. Sin embargo, la resistencia a la compresión de la fundición gris es relativamente alta, generalmente de 3 a 4 veces su resistencia a la tracción. La fundición gris con matriz de perlita tiene una gran dureza y resistencia al desgaste.
Características de resistencia al desgaste de la fundición gris
La fundición gris tiene mejor resistencia al desgaste. Esto se debe a que el propio grafito tiene un efecto lubricante, y las cavidades tras la caída del grafito pueden absorber y almacenar aceite lubricante, haciendo que las piezas fundidas tengan una buena resistencia al desgaste. Además, la fundición contiene fósforo eutéctico de gran dureza, que puede mejorar aún más la resistencia al desgaste.
Características de resistencia a la corrosión de la fundición gris
La fundición gris es hasta cierto punto resistente a la corrosión. La fundición gris puede resistir la corrosión en algunos entornos con ácidos débiles, álcalis débiles, agua y gas. Sin embargo, la resistencia a la corrosión de la fundición gris es relativamente limitada en comparación con algunos materiales especializados resistentes a la corrosión.
Características de rendimiento de corte de la fundición gris
La fundición gris tiene un buen rendimiento de corte debido a los efectos de lubricación y rotura de virutas del grafito en escamas sobre la herramienta. El rendimiento de corte de la fundición gris depende de la estructura de la matriz y de la dureza. La matriz de ferrita es la mejor, seguida de la matriz de perlita. Cuando existe cementita libre, el rendimiento de corte disminuye bruscamente.
Calidades y aplicaciones de la fundición gris
Hay muchos grados de fundición gris, los más comunes son HT100, HT150, HT200, HT250, HT300, HT350, etc.
| HT100 | El HT100 se utiliza para fabricar piezas de fundición sencillas que sólo soportan cargas ligeras, como tapas, cubiertas exteriores, paletas, bandejas de aceite, volantes, bastidores manuales, placas de fondo, asas y lingoteras de acero, contrapesos de altos hornos en equipos metalúrgicos, pesos de hornos siderúrgicos, etc. |
| HT150 | El HT150 soporta esfuerzos de flexión moderados y se utiliza para fabricar cajas de cambios, tubos de escape, tubos de admisión de aire en vehículos agrícolas, así como piezas sometidas a movimientos relativos y desgaste, como bancos de trabajo. |
| HT200 | HT200 se utiliza para fabricar piezas de fundición que soportan esfuerzos de flexión moderados y tienen una presión entre superficies de fricción superior a 500MPa, como mesas de trabajo de máquinas herramienta, correderas, bases, cajas de cambio de automóviles, tubos de admisión y escape, cuerpos de bombas, cuerpos de válvulas, tapas de válvulas, etc. |
| HT250 | HT250 es adecuado para la fabricación de plataformas de hierro fundido, placas planas de hierro fundido, placas planas de marcado, bancos de trabajo de hierro fundido, placas planas de montaje, placas planas de soldadura, engranajes, niveles, bancadas de máquinas herramienta, medidores de deflexión, piezas de fundición de gran tamaño, etc. |
| HT300 | HT300 es adecuado para la fabricación de piezas de fundición sometidas a grandes esfuerzos de flexión y que requieren una elevada estanqueidad, como plataformas de soldadura flexibles tridimensionales, bancadas de máquinas herramienta pesadas, engranajes, levas, cigüeñales de motores de gran tamaño, bloques de cilindros, cilindros de alta presión, bases de trenes de laminación, etc. |
| HT350 | HT350 se utiliza en la fabricación de tornos, punzonadoras y otra maquinaria pesada sometida a mayores esfuerzos, como bases de máquinas, carros de laminación de acero, rodillos, columnas de coquización, coronas dentadas de mezcladoras cilíndricas, asientos de ruedas portantes, etc. |
Tratamiento térmico de la fundición gris
Existen varios métodos de tratamiento térmico para la fundición gris, entre los que destacan los siguientes:
Recocido de alivio de tensión
Para eliminar las tensiones residuales de la fundición, estabilizar sus dimensiones geométricas y reducir o eliminar la distorsión causada por el corte, es necesario recocido de alivio de tensiones de la fundición. Para determinar la temperatura de recocido de alivio de tensiones hay que tener en cuenta la composición química de la fundición. La temperatura de recocido de alivio de tensiones para la fundición gris ordinaria suele ser de 550°C, para la fundición gris de baja aleación es de 600°C, y para la fundición gris de alta aleación puede aumentarse hasta 650°C. La velocidad de calentamiento es generalmente de 60°C. ~120℃/h. El tiempo de mantenimiento depende de la temperatura de calentamiento, el tamaño y la complejidad estructural de la fundición, y el grado de alivio de tensiones requerido. La velocidad de enfriamiento del recocido de alivio de tensiones para piezas fundidas debe ser lenta, generalmente controlada a 20 a 40°C/h, y cuando se enfría por debajo de 200 a 150°C, se puede enfriar con aire fuera del horno.
Recocido de grafitización
Si no hay cementita eutéctica en la fundición o su cantidad es pequeña, se puede realizar el recocido de grafitización a baja temperatura; cuando la cantidad de cementita eutéctica en la fundición es grande, se debe realizar el recocido de grafitización a alta temperatura. Durante el recocido de grafitización a baja temperatura, la fundición sufrirá grafitización y granulación de cementita eutectoide, lo que reducirá la dureza de la fundición y aumentará su plasticidad. El proceso de recocido de grafitización a alta temperatura consiste en calentar la fundición a una temperatura superior al límite superior de Ac1, de modo que la cementita libre en la fundición se descomponga en austenita y grafito. Después de mantenerla caliente durante un tiempo, se enfría de distintas formas en función de la estructura de la matriz requerida.
Normalización
El objetivo de la normalización de la fundición gris es mejorar la resistencia, la dureza y la resistencia al desgaste de las piezas fundidas, o como tratamiento térmico preparatorio para el temple superficial con el fin de mejorar la estructura de la matriz. El normalizado general consiste en calentar la pieza fundida hasta el límite superior de Ac1 30 ~ 50℃, para que la estructura original se transforme en austenita, y después se suelta del horno y se enfría con aire tras mantenerla durante un tiempo; las piezas fundidas con formas complejas o importantes se normalizan antes de eliminar las tensiones internas. recocido.
Temple y revenido
El proceso de temple consiste en calentar la pieza fundida hasta una temperatura del límite superior de Ac1 + 30 ~ 50℃, normalmente 850 ~ 900℃, para que la estructura se transforme en austenita, y se mantiene a esta temperatura, para luego ser templada, normalmente utilizando Temple aceite. Revenido Para evitar la grafitización, la temperatura de revenido debe ser generalmente inferior a 550°C.
Temple superficial: Para mejorar la dureza superficial, la resistencia al desgaste y la resistencia a la fatiga de determinadas piezas de fundición, puede utilizarse el temple superficial. Tanto las piezas de fundición gris como las de fundición dúctil pueden someterse a temple superficial. Generalmente, se utiliza el temple superficial por inducción de alta (media) frecuencia y el temple superficial por contacto eléctrico.
En este artículo se examinan y analizan en profundidad las distintas características, procesos de producción y ámbitos de aplicación de las piezas de fundición de hierro gris. A través de la investigación sobre la composición de las fundiciones de hierro gris, hemos aclarado que el contenido de carbono, silicio, manganeso y otros elementos tiene un impacto significativo en su rendimiento. Por ejemplo, un aumento adecuado del contenido de silicio puede mejorar eficazmente la resistencia y la tenacidad de las piezas fundidas de hierro gris, pero un exceso de silicio provocará una disminución de la dureza de las piezas fundidas. En el campo de aplicación, las piezas de fundición de hierro gris se utilizan ampliamente en la fabricación de automóviles, la industria de maquinaria y otros campos debido a su buena resistencia al desgaste, absorción de impactos y ventajas de coste.
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