¿Alguna vez se ha preguntado cómo hacer que la fundición gris sea más duradera y mecanizable? Este artículo explora los intrincados procesos de tratamiento térmico de la fundición gris, incluidos el recocido, la normalización y el temple. Conocerá las temperaturas y técnicas específicas que mejoran la resistencia y estabilidad del material. Tanto si se dedica a la fabricación como si simplemente siente curiosidad, esta guía le ofrece información valiosa para optimizar las propiedades de la fundición gris. Sumérjase y descubra cómo estos métodos pueden mejorar sus proyectos y productos.
Para eliminar tensión residual en la pieza fundida, estabilizar su tamaño geométrico y reducir o eliminar la distorsión tras el corte, es necesario realizar un recocido de alivio de tensiones en la pieza fundida.
Véase también:
La composición de la fundición debe tenerse en cuenta a la hora de determinar el proceso de recocido de distensión.
Cuando la temperatura de la fundición gris supera los 550 ℃, puede producirse la grafitización y granulación de parte de la cementita, lo que provoca una reducción del resistencia y dureza.
La presencia de elementos de aleación puede aumentar la temperatura a la que la cementita comienza a descomponerse hasta alrededor de 650 ℃.
Normalmente, la temperatura de recocido de alivio de tensiones para la fundición gris es de 550 ℃, mientras que la fundición gris de baja aleación se recuece a 600 ℃, y la fundición gris de alta aleación puede recocerse a 650 ℃. La velocidad de calentamiento suele ser de 60 a 120 ℃ por hora.
El tiempo de mantenimiento viene determinado por factores como la temperatura de recocido, el tamaño y la complejidad de la pieza fundida y los requisitos de alivio de tensiones.
La siguiente figura ilustra la relación entre el tiempo de mantenimiento y tensión residual a diferentes temperaturas de recocido.
Fig. 2 Relación entre temperatura y tiempo de recocido y residuo tensión interna
a) Composición (fracción másica) (%): C 3,18, Si 2,13, Mn 0,70, S 0,125, P 0,73, Ni 1,03, Cr 2,33, Mo 0,65;
b) Composición (fracción másica) (%): C 3,12, Si 1,76, Mn 0,78, S 0,097, P 0,075, Ni 1,02, Cr 0,41, Mo 0,58;
c) Composición (fracción másica) (%): C 2,78, Si 1,77, Mn 0,55, S 0,135, P 0,069, Ni 0,36, Cr 0,10, Mo 0,33, Cu 0,46, V 0,04.
La velocidad de enfriamiento durante el recocido de alivio de tensiones de las piezas fundidas debe ser lenta para evitar el desarrollo de tensiones secundarias. La velocidad de enfriamiento suele controlarse a un ritmo de 20 a 40 ℃ por hora, y la temperatura debe enfriarse por debajo de 150 a 200 ℃ antes de permitir el enfriamiento por aire.
La siguiente tabla muestra las especificaciones de recocido de alivio de tensión para algunos grises fundiciones de hierro:
Tabla 3 especificación de recocido de alivio de tensión para fundición gris fundiciones de hierro
| Tipo de fundición | Masa de colada / kg | Espesor de la pared de fundición / mm | Temperatura de carga / ° C | Tasa de aumento de temperatura / (C / h) | Temperatura de calentamiento / C | Tiempo de mantenimiento / h/ | Velocidad de enfriamiento lento (C / h) | Temperatura de descarga / C | |
| Fundición ordinaria | Fundición de baja aleación | ||||||||
| Reparto general | <200 | ≤200 | ≤100 | 500~550 | 550-570 | 4-6 | 30 | ≤200 | |
| 200-2500 | ≤200 | ≤80 | 500~550 | 550~570 | 6-8 | 30 | ≤200 | ||
| >2500 | ≤200 | ≤60 | 500-550 | 550-570 | 8 | 30 | ≤200 | ||
| Fundición de precisión | <200 | ≤200 | ≤100 | 500-550 | 550-570 | 4-6 | 20 | ≤200 | |
| 200~3500 | ≤200 | ≤80 | 500-550 | 550-570 | 6-8 | 20 | ≤200 | ||
| Piezas de fundición simples o cilíndricas, piezas de fundición de precisión en general | <300 | 10-40 | 100-300 | 100-150 | 500~600 | 2-3 | 40-50 | <200 | |
| 100-1000 | 15-60 | 100-200 | <75 | 500 | 8-10 | 40 | <200 | ||
| Estructura compleja y fundición de alta precisión | 1500 | <40 | <150 | <60 | 420~450 | 5~6 | 30~40 | <200 | |
| 1500 | 40-70 | <200 | <70 | 500-550 | 9-10 | 20-30 | <200 | ||
| 1500 | >70 | <200 | <75 | 500-550 | 1.5 | 30-40 | 150 | ||
| Maquinaria textil máquina herramienta de fundición pequeña máquina herramienta de fundición grande | <50 | <15 | <150 | 50-70 | 500-550 | 3~5 | 20~301 | 50-200 | |
| <1000 | <60 | ≤200 | <100 | 500-550 | 3-5 | 20-30 | 150-200 | ||
| >2000 | 20-80 | <150 | 30-60 | 500-550 | 8-10 | 30-40 | 150-200 | ||
El objetivo del recocido de grafitización de las piezas fundidas de hierro gris es reducir su dureza, mejorar su maquinabilidad y aumentar su plasticidad y tenacidad. Si la fundición no contiene cementita eutéctica o sólo tiene una pequeña cantidad, se puede realizar el recocido de grafitización a baja temperatura. Sin embargo, si la cantidad de cementita eutéctica es considerable, es necesario realizar un recocido de grafitización a alta temperatura.
(1) Recocido de grafitización a baja temperatura.
El proceso de grafitización y granulación de la cementita eutectoide en la fundición gris se producirá cuando el material se recueza a bajas temperaturas. Este proceso provocará una reducción de la dureza y un aumento de la plasticidad.
El recocido de grafitización a baja temperatura de la fundición gris consiste en calentar la fundición a una temperatura ligeramente inferior al límite inferior de AC1A continuación, se mantiene a esta temperatura durante un tiempo determinado para romper la cementita eutectoide y se enfría en el horno.
La curva del proceso es la siguiente:
Fig. 4 Curva del proceso de recocido de grafitización a baja temperatura de la fundición gris
(2) Recocido de grafitización a alta temperatura.
El proceso de recocido de grafitización a alta temperatura de la fundición gris consiste en calentar el material a una temperatura superior al límite superior de AC1. Este proceso descompone la cementita libre del hierro fundido en austenita y grafito. A continuación, el material se mantiene a esta temperatura durante un período de tiempo determinado y se enfría de una forma específica, en función de la estructura de matriz deseada.
Si se desea una matriz de ferrita con alta plasticidad y tenacidad, la especificación del proceso y el método de enfriamiento son los siguientes:
Fig. 5 proceso de recocido de grafitización a alta temperatura de la matriz de ferrita
Si se desea una estructura de matriz de perlita con alta resistencia y buena resistencia al desgaste, la especificación del proceso y el método de enfriamiento pueden realizarse según la figura 6, como se indica a continuación:
Fig. 6 proceso de recocido de grafitización a alta temperatura de la matriz de perlita
El objetivo del normalizado de la fundición gris es mejorar su resistencia, dureza y resistencia al desgaste, o servir como tratamiento térmico preliminar para el temple superficial y mejorar la estructura de la matriz.
El pliego de condiciones del proceso de normalización de fundición gris se muestra en la figura siguiente:
Normalmente, la colada se calienta hasta el límite superior de AC1que se sitúa entre 30°C y 50°C. Esto hace que la estructura original se transforme en austenita.
Después de mantenerla durante un tiempo, la pieza fundida se enfría con aire (véase la figura a).
En el caso de piezas fundidas complejas o con formas importantes, es necesario el recocido después del normalizado para eliminar cualquier tensión interna.
Si la estructura original de la fundición presenta un exceso de cementita libre, deberá calentarse hasta el límite superior de AC1que está entre 50°C y 100°C, para eliminar la cementita libre mediante grafitización a alta temperatura (véase la figura b).
La figura siguiente ilustra el impacto de la temperatura de calentamiento en la dureza de la fundición tras la normalización.
Dentro de la gama de temperaturas de normalización, la dureza de la fundición aumenta con el incremento de la temperatura.
De este modo, para conseguir una alta dureza y resistencia al desgaste en la fundición normalizada, se puede seleccionar una temperatura de calentamiento más alta dentro del intervalo de temperaturas de normalización.
Fig. 8 Efecto de la temperatura de normalización en la dureza de la fundición gris
Nota: El contenido de los elementos de la figura se expresa en fracción de masa (%).
La velocidad de enfriamiento tras la normalización afecta a la cantidad de ferrita precipitada y, por tanto, a la dureza.
Cuanto mayor es la velocidad de enfriamiento, menor es la cantidad de ferrita precipitada, lo que se traduce en una mayor dureza.
De este modo, la velocidad de enfriamiento puede controlarse (por ejemplo, mediante enfriamiento por aire, enfriamiento por agua o enfriamiento por niebla) para lograr el ajuste deseado de la dureza de la fundición.
El proceso de enfriamiento del hierro fundido consiste en calentar la fundición a una temperatura del límite superior AC1 más 30-50℃, normalmente entre 850℃-900℃, para transformar su estructura en austenita. A continuación, la fundición se mantiene a esta temperatura para aumentar la solubilidad del carbono en la austenita antes del enfriamiento rápido. Temple en aceite para este proceso.
Véase también:
Aquí está la versión revisada:
Piezas moldeadas con formas complejas o de gran tamaño deben calentarse lentamente para evitar que se agrieten debido a un calentamiento desigual. Si es necesario, precalentarlos a 500-650℃ también puede ayudar a evitar que se agrieten.
La tabla 8.1 muestra el efecto de la temperatura de calentamiento del temple sobre la dureza de la fundición. La composición química de la fundición indicada en la tabla anterior puede consultarse en la tabla 8.2.
El aumento de la temperatura de austenización da lugar a una mayor dureza tras el enfriamiento. Sin embargo, las temperaturas de austenización más altas también aumentan el riesgo de deformación y agrietamiento de la fundición, además de producir más... austenita retenidaque reduce la dureza.
La figura 9 ilustra el efecto del tiempo de mantenimiento sobre la dureza.
Tabla 8.1 efecto de la temperatura de austenitización sobre la dureza de la fundición gris después del fuego (picadura de aceite)
| Fundición gris | Como reparto | HBW | |||
| 790°C | 815C | 845°C | 870°C | ||
| A | 217 | 159 | 269 | 450 | 477 |
| B | 255 | 207 | 450 | 514 | 601 529 |
| C | 223 | 311 | 477 | 486 | |
| D | 241 | 355 208 | 469 487 | 486 520 | 460 |
| E | 235 | 512 | |||
| F | 235 | 370 | 477 | 480 | 465 |
Tabla 8.2 composición química (fracción másica) (%) de varias fundiciones
| Hierro fundido | TC | CC | Si | P | S | Mn | Cr | Ni | Mo |
| A | 3.19 | 0.69 | 1.70 | 0.216 | 0.097 | 0.76 | 0.03 | – | 0.013 |
| B | 3.10 | 0.70 | 2.05 | – | – | 0.80 | 0.27 | 0.37 | 0.45 |
| C | 3.20 | 0.58 | 1.76 | 0.187 | 0.054 | 0.64 | 0.005 | Rastrear | 0.48 |
| D | 3.22 | 0.53 | 2.02 | 0.114 | 0.067 | 0.66 | 0.02 | 1.21 | 0.52 |
| E | 3.21 | 0.60 | 2.24 | 0.114 | 0.071 | 0.67 | 0.50 | 0.06 | 0.52 |
| F | 3.36 | 0.61 | 1.96 | 0.158 | 0.070 | 0.74 | 0.35 | 0.52 | 0.47 |
Fig. 9 Efecto de la estructura original de la matriz metálica de hierro fundido sobre la dureza después del temple a 840 ° C para diferentes tiempos de mantenimiento.
La composición química (fracción másica) de esta fundición gris es la siguiente: 3,34% C, 2,22% Si, 0,7% Mn, 0,11% P y 0,1% S.
En la templabilidad de la fundición gris influyen factores como el tamaño, la forma y la distribución del grafito, la composición química y el tamaño de grano de la austenita.
El grafito en la fundición disminuye su conductividad térmica, reduciendo así su templabilidad. Cuanto mayor sea la cantidad de grafito grueso presente, más pronunciado será este efecto.
El impacto de la temperatura de revenido en las propiedades mecánicas de la fundición puede observarse en la figura 10.
Para evitar la grafitización, la temperatura de revenido debe mantenerse generalmente por debajo de 550℃, y el tiempo de mantenimiento del revenido debe calcularse como t = [espesor de colada (mm) / 25] + 1 (h).
Fig. 10 efecto de la temperatura de revenido sobre dureza y resistencia de hierro fundido templado
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