El hierro fundido gris, el hierro fundido dúctil y el hierro fundido maleable son tres tipos principales de materiales de hierro fundido. Difieren significativamente en microestructura, características de rendimiento y procesos de fabricación, principalmente debido a diferencias en la morfología del grafito. Aquí hay una comparación detallada:
1. Hierro fundido gris
• Morfología del Grafito: Grafito en escamas (superficie de fractura gris).
• Microestructura: Las escamas de grafito están dispersas en una matriz de ferrita o perlita; La concentración de tensiones se produce fácilmente en las puntas de las escamas de grafito.
• Características de rendimiento:
º Ventajas: Buen rendimiento de fundición, resistencia al desgaste, amortiguación de vibraciones (las escamas de grafito absorben las vibraciones) y maquinabilidad; bajo costo.
º Desventajas: Baja resistencia, pobre plasticidad (casi nula ductilidad), alta fragilidad; La resistencia a la tracción es mucho menor que la resistencia a la compresión.
• Aplicaciones: bancadas de máquinas herramienta, bloques de motor, discos de freno, carcasas de válvulas y otros componentes que requieren amortiguación de vibraciones y resistencia al desgaste.
2. Hierro fundido dúctil (o hierro fundido nodular)
• Morfología del Grafito: Grafito esferoidal (obtenido mediante tratamiento de esferoidización con magnesio o cerio, etc.).
• Microestructura: el grafito esferoidal tiene menos efecto cortante en la matriz, lo que resulta en una utilización de alta resistencia de la matriz (ferrita, perlita o una mezcla).
• Características de rendimiento:
º Ventajas: Alta resistencia, buena plasticidad y tenacidad (el alargamiento puede alcanzar el 10% -25%), resistencia a la tracción cercana a la del acero, manteniendo al mismo tiempo la resistencia al desgaste y las propiedades de amortiguación de vibraciones.
º Desventajas: Altos requisitos para el proceso de fundición (requiere tratamiento de esferoidización), mayor costo que la fundición gris.
• Escenarios de aplicación: cigüeñales, engranajes, tuberías, piezas de chasis de automóviles y otros componentes que necesitan soportar cargas dinámicas.
3. Hierro fundido maleable
• Morfología del grafito: Grafito nodular (formado mediante recocido de hierro fundido blanco).
• Microestructura: El grafito está aglomerado, con menos efecto cortante sobre la matriz que el grafito en escamas, pero más débil que el grafito esferoidal.
• Características de rendimiento:
º Ventajas: Mayor tenacidad y plasticidad (alargamiento típicamente 5%-15%), superior a la fundición gris y puede soportar ciertos impactos.
º Desventajas: Proceso de fabricación complejo (requiere un recocido largo), alto costo y espesor de pared limitado.
• Clasificación:
º Hierro fundido maleable Blackheart (matriz ferrítica): Buena tenacidad, utilizado para accesorios de tuberías y piezas de automoción.
º Hierro fundido maleable Whiteheart (superficie descarburada): buena soldabilidad, utilizado para piezas de paredes delgadas-.
º Hierro fundido maleable perlítico: Alta resistencia, utilizado para piezas resistentes al desgaste-.
• Escenarios de aplicación: accesorios de tuberías, implementos agrícolas, piezas de ferrocarril y otras piezas de paredes delgadas-con formas complejas que requieren dureza.
Recomendaciones de selección
• Necesidad de amortiguación de vibraciones y bajo coste → Fundición gris.
• Necesidad de resistencia y tenacidad → Fundición dúctil (puede sustituir algunas piezas de acero).
• Piezas-de paredes delgadas con formas complejas que requieren dureza → Hierro fundido maleable (especialmente común en accesorios de tuberías).
Aunque estos tres materiales pertenecen a la familia del hierro fundido, sus propiedades y aplicaciones difieren significativamente debido a las diferentes formas de grafito. Debido a su excelente rendimiento general, el hierro dúctil se ha convertido en el material de hierro fundido más utilizado en la industria moderna.
