¿Qué es el hierro fundido? Definición, propiedades y usos

¿Qué es el hierro fundido?

El hierro fundido es un grupo de aleaciones de hierro y carbono con un contenido de carbono de más del 2 al 4 por ciento. Además, cantidades variables de silicio del 1 al 3% en peso y manganeso, así como trazas de impurezas como azufre y fósforo. El hierro fundido se fabrica reduciendo el mineral de hierro en un alto horno.

El hierro líquido se vierte o funde y endurece en lingotes crudos llamados pigs, y los pigs luego se vuelven a fundir junto con la chatarra y los elementos de aleación en hornos de cúpula y se refunden en moldes para producir una variedad de productos.

Los ingredientes de la aleación afectan su color cuando se rompe:el hierro fundido blanco tiene impurezas de carburo que permiten que las grietas pasen fácilmente, el hierro fundido gris tiene escamas de grafito que desvían una grieta que pasa e inician innumerables grietas nuevas cuando el material se rompe, y el hierro fundido dúctil tiene grafito esferoidal Los “nódulos” que detienen la fisura impiden que siga avanzando.

Con la excepción del hierro maleable, el hierro fundido tiende a ser quebradizo. Con su punto de fusión relativamente bajo, buena fluidez, moldeabilidad, excelente maquinabilidad, resistencia a la deformación y resistencia al desgaste, el hierro fundido se ha convertido en un material de ingeniería con una amplia gama de aplicaciones.

El hierro fundido se utiliza en tuberías, maquinaria y piezas de automóviles, como culatas, bloques de cilindros y cajas de cambios. Es resistente al daño por oxidación pero difícil de soldar.

¿De qué está hecho el hierro fundido?

El hierro fundido está hecho de arrabio, que es el producto de la fusión del mineral de hierro en un alto horno. El hierro fundido se puede fabricar directamente a partir del arrabio fundido o volviendo a fundir el arrabio, a menudo junto con cantidades sustanciales de hierro, acero, piedra caliza, carbón (coque) y tomando varios pasos para eliminar los contaminantes indeseables.

El fósforo y el azufre pueden quemarse del hierro fundido, pero esto también quema el carbón, que debe ser reemplazado. Dependiendo de la aplicación, el contenido de carbono y silicio se ajusta a los niveles deseados, que pueden oscilar entre el 2 y el 3,5 % y entre el 1 y el 3 %, respectivamente.

Si se desea, se agregan otros elementos a la masa fundida antes de producir la forma final por fundición.

El hierro fundido a veces se funde en un tipo especial de alto horno conocido como cubilote, pero en las aplicaciones modernas, se funde con mayor frecuencia en hornos de inducción eléctrica o hornos de arco eléctrico. Una vez que se completa la fusión, el hierro fundido fundido se vierte en un horno de mantenimiento o cucharón.

¿Cuál es la diferencia entre hierro fundido y acero?

La principal diferencia entre los dos elementos es que el acero se produce a partir de mineral de hierro y chatarra, y se denomina aleación de hierro, con carbono controlado. Mientras que alrededor del 4 % del carbono en el hierro lo convierte en hierro fundido y menos del 2 % lo convierte en acero.

El hierro fundido es más barato que la mayoría del acero. Además, la temperatura de fusión del hierro fundido es más baja que la del acero, pero tiene alta resistencia a la compresión, alta dureza y alta resistencia al desgaste. Por lo tanto, la diferencia importante entre el acero y el hierro fundido es que el acero es dúctil y maleable, mientras que el hierro fundido está endurecido y tiene una alta resistencia a la compresión.

Como otra diferencia importante entre el acero y el hierro fundido, podemos decir que el carbono en el acero está en forma de carburo de hierro, mientras que el hierro fundido tiene carbono como grafito o carburo de hierro o ambos. Además, el hierro fundido tiene una excelente fluidez, sin acero.

Propiedades del hierro fundido

Algunas propiedades mecánicas comunes del hierro fundido incluyen:

• Dureza. El hierro fundido es duro y puede endurecerse por calentamiento y enfriamiento repentino. Esto lo hace bastante duradero. El acero dulce se puede endurecer y templar mediante el uso de procesos relevantes.
• Resistencia. Capacidad del material para absorber energía
• Ductilidad. Capacidad del material para deformarse sin fractura
• Elasticidad. La capacidad del material para volver a sus dimensiones originales después de haber sido deformado
• Maleabilidad. La capacidad del material para deformarse bajo compresión sin romperse
• Resistencia a la tracción. La mayor tensión longitudinal que un material puede soportar sin desgarrarse
• Resistencia a la fatiga. La tensión más alta que un material puede soportar durante un número determinado de ciclos sin romperse
• Punto de fusión. El hierro fundido tiene un punto de fusión más bajo (12000C) en comparación con el punto de fusión del acero dulce que se encuentra en el rango de 13000C y 14000C.
• Castabilidad. El hierro fundido es más fácil de trabajar cuando se trata de moldear formas del material. Debido al carbono adicional presente en el hierro fundido, su forma fundida es más fluida y esto facilita la fundición del material en formas complejas.
• Maquinabilidad. El hierro fundido es casi elástico hasta la máxima resistencia a la tracción y produce virutas discontinuas que se desprenden fácilmente de la muestra. Esto ayuda a mejorar la capacidad de corte. Debido a esto, el hierro fundido es el material preferido cuando se trata de alta maquinabilidad y resistencia.

Composicion de la Fundicion

Hierro fundido, una aleación de hierro que contiene de 2 a 4 por ciento de carbono, junto con cantidades variables de silicio y manganeso y rastros de impurezas como azufre y fósforo. Se fabrica reduciendo el mineral de hierro en un alto horno.

El hierro fundido también contiene una pequeña cantidad de impurezas como silicio, azufre, manganeso y fósforo, cobre, níquel, cromo, que afectan sus propiedades en pequeña o gran escala. El efecto de estas propiedades es el siguiente.

• Silicio: En hierro fundido, las partículas de silicio tienen hasta un 4 por ciento de presencia. Promueve la formación de grafito, lo que lo hace suave y fácil de mecanizar y aumenta la templabilidad y la resistividad eléctrica.
• Azufre: Está presente hasta en un 0,1 por ciento. Hace que el hierro fundido sea duro y quebradizo.
• Manganeso: Promueve la formación de carburos de hierro fundido que lo hace elite, duro y aumenta la resistencia al desgaste y la abrasión. Está presente hasta en un 0,75 por ciento.
• Cromo: También promueve la formación de carburos que aumentan la templabilidad, la resistencia al desgaste, la corrosión y la resistencia a la oxidación.
• Níquel: Aumenta la resistencia a la tracción.
• Tungsteno: Aumenta la dureza en caliente y la resistencia en caliente.
• Molibdeno: Aumenta la templabilidad.
• Vanadio: Aumenta la templabilidad y la dureza en caliente.
• Aluminio: Funciona como desoxidante en acero.
• Titanio: Funciona como desoxidante en acero.
• Niobio: Reduce la templabilidad y aumenta la ductilidad, lo que da como resultado una mayor resistencia al impacto.
• Cobalto: Reduce la templabilidad y resiste el ablandamiento a temperaturas elevadas.

Tipos de hierro fundido

Los cuatro tipos básicos de hierro fundido son hierro blanco, hierro gris, hierro dúctil y hierro maleable.

• Hierro blanco.
• Hierro gris.
• Hierro dúctil.
• Hierro maleable.

1. Hierro fundido gris

El tipo más común, el hierro gris, tiene una microestructura de grafito formada por muchas pequeñas fracturas. Se llama "hierro gris" porque la presencia de estas pequeñas grietas crea la apariencia de un color gris.

Durante la producción de hierro gris, las grietas se abren y revelan el grafito de color gris debajo de la superficie. El hierro gris no es tan fuerte como el acero, ni puede absorber la misma cantidad de impacto que el acero. El hierro fundido gris ofrece una resistencia a la compresión similar a la del acero. Como resultado, se ha convertido en una opción de metal popular para aplicaciones donde la resistencia a la compresión es importante.

Caracterizado con grafito en la microestructura, dando:

• Buena maquinabilidad
• Buena resistencia al desgaste y excoriación

2. Hierro fundido blanco

El hierro blanco, aunque no es tan común como el hierro gris, es otro tipo que vale la pena mencionar. Recibe su nombre de su color blanquecino, que es el resultado de compuestos de hierro conocidos como cementita. Al igual que el hierro fundido gris, el hierro fundido blanco tiene muchas grietas pequeñas.

La diferencia es que el hierro fundido blanco tiene elementos de cementita debajo de su superficie, mientras que el hierro fundido gris tiene grafito debajo de su superficie. El grafito produce una apariencia de color gris mientras que la cementita produce una apariencia de color blanco. El hierro fundido blanco es duro y ofrece una excelente resistencia a la abrasión.

Caracterizado por la prevalencia de carburos, impactando:

• Alta resistencia a la compresión
• Dureza
• Buena resistencia al desgaste

3. Hierro fundido dúctil

El hierro dúctil, también conocido como hierro nodular, es un tipo de aleación de hierro suave, dúctil y con alto contenido de carbono. Por lo general, se elabora con trazas de otros compuestos, como magnesio y cerio.

Cuando se agregan estos compuestos traza, inhiben la velocidad a la que crece el grafito, manteniendo el metal suave y dúctil. El hierro dúctil se inventó entre principios y mediados de la década de 1940.

Hierro gris con pequeñas cantidades de nódulos de magnesio y cesio el grafito, resultando

• Alta resistencia
• Alta ductilidad

4. Hierro fundido maleable

Finalmente, un hierro maleable que es fácil de "trabajar". Por lo general, se fabrica mediante procesos de tratamiento térmico en hierro fundido blanco. El hierro fundido blanco se calienta hasta por dos días y luego se enfría. Una vez terminado, el hierro maleable se puede doblar y manipular para lograr formas y tamaños únicos.

Hierro fundido blanco tratado térmicamente para mejorar

• Mayor ductilidad

5. Hierro fundido jaspeado

El hierro fundido tiene una cantidad igual de carbono libre y carburo conocido como hierro fundido moteado. Tiene propiedad intermedia y color de hierro fundido gris y hierro fundido blanco.

6. Hierro fundido enfriado

Si el hierro fundido blanco se enfrió rápidamente desde la etapa fundida, el hierro producido se conoce como hierro fundido enfriado.

7. Hierro fundido de aleación

El hierro fundido aleado se produce agregando algunos elementos de aleación en el hierro fundido como níquel, cromo, cobre, etc. Tiene propiedades mejoradas según el elemento de aleación. Este hierro fundido se produce para obtener las propiedades deseadas del hierro fundido.

Uso de hierro fundido

El hierro fundido se puede utilizar para muchos tipos de materiales y para fabricar diferentes herramientas, etc.

• Hierro fundido gris: Bloques de cilindros de motor, volantes, cajas de cambios, bases de máquinas herramienta.
• Hierro fundido blanco: Superficies de apoyo.
• Hierro fundido dúctil: Engranajes, árboles de levas, cigüeñales, anillo de pistón.
• Muchos tipos de accesorios sanitarios como tuberías de alcantarillado, alcantarillas, tuberías de agua, cisternas se fabrican con hierro fundido.
• La base de la columna y las columnas de metal se pueden fabricar con hierro fundido
• Molde de fundición utilizado para fabricar postes de luz, escaleras metálicas, portones, etc.
• Las ruedas del carro y las sillas de riel están hechas de hierro fundido.
• Se pueden fabricar varios tipos de equipos e implementos agrícolas a partir de él.
• Se pueden fabricar varias piezas de maquinaria de hierro fundido
• Se utiliza en la fabricación de piezas de automóviles
• Se utiliza en la fabricación de ollas, sartenes y utensilios
• Se utiliza para fabricar anclas para barcos

Ventajas del hierro fundido

• Tiene buenas propiedades de fundición
• Tiene buena sensibilidad
• Tiene una excelente resistencia al desgaste
• Tiene buena maquinabilidad.
• Tiene una sensibilidad de muesca muy baja
• Tiene una concentración Low-stress
• Tiene bajo costo
• Tiene Durabilidad
• Tiene Resistencia a la deformación
• Tiene una resistencia a la compresión de tres a cinco veces mayor que el acero.
• Tiene excelentes propiedades antivibración (o amortiguación), por lo que se utiliza para fabricar estructuras de máquinas.
• Tiene propiedades mecánicas constantes entre 20 y 350 °C.
• Está disponible en grandes cantidades, por lo que se produce a gran escala. Las herramientas requeridas para el proceso de fundición son relativamente baratas y económicas. Esto se traduce en un bajo costo de sus productos.
• Se le puede dar cualquier forma y tamaño complejo sin utilizar costosas operaciones de mecanizado

Desventajas del hierro fundido

• Es propenso a oxidarse
• Tiene poca resistencia a la tracción
• Tiene una alta relación peso/resistencia
• Tiene alta fragilidad
• Tiene poca resistencia al impacto
• En comparación con el acero, tiene una mala maquinabilidad
• Sus partes son sensibles a las secciones; esto se debe al lento enfriamiento de las secciones gruesas.
• La falla de sus partes es repentina y en total, no refleja el límite elástico.
• No mecanizable (hierro fundido blanco).

Preguntas frecuentes

¿Qué es el hierro fundido?

El hierro fundido es un grupo de aleaciones de hierro y carbono con un contenido de carbono de más del 2 al 4 por ciento. Además, cantidades variables de silicio del 1 al 3% en peso y manganeso, así como trazas de impurezas como azufre y fósforo. El hierro fundido se fabrica reduciendo el mineral de hierro en un alto horno.

¿Cuál es la composición del hierro fundido?

El hierro fundido es un grupo de aleaciones de hierro y carbono con un contenido de carbono de más del 2 al 4 por ciento. Además, cantidades variables de silicio del 1 al 3% en peso y manganeso, así como trazas de impurezas como azufre y fósforo.

¿Cuáles son los tipos de hierro fundido?

Hay cuatro tipos básicos de hierro fundido:hierro blanco, hierro gris, hierro dúctil y hierro maleable

• Hierro blanco.
• Hierro gris.
• Hierro dúctil.
• Hierro maleable.

¿Cuáles son los usos del hierro fundido?

Como resultado de su buena resistencia a la tracción y ductilidad, el hierro fundido maleable se utiliza para accesorios y equipos eléctricos, herramientas manuales, accesorios para tuberías, arandelas, soportes, equipos agrícolas, hardware para minería y piezas de maquinaria. Una clasificación común para el hierro fundido maleable es ASTM A47.

¿Es saludable cocinar en hierro fundido?

El hierro fundido no se trata solo de freír. Es cierto que una sartén de hierro fundido es un vehículo excelente para freír. Pero su capacidad para retener el calor también se presta a una cocina saludable, dice Kerri-Ann Jennings, dietista registrada y entrenadora de nutrición con sede en Vermont.

¿Cuáles son los beneficios del hierro fundido?

El hierro fundido mantiene el calor. Los utensilios de cocina de acero inoxidable pueden calentarse de manera uniforme y rápida, pero el hierro fundido puede conservar ese calor en toda la sartén durante mucho más tiempo. Esto hace que el resultado sea más uniforme y deseable para alimentos como carnes y bistecs.

¿Cuáles son las desventajas del hierro fundido?

Desventajas del hierro fundido:

• Es propenso a oxidarse.
• Tiene poca resistencia a la tracción.
• Sus partes son sensibles a las secciones, esto se debe al lento enfriamiento de las secciones gruesas.
• la falla de Sus partes es repentina y total; no presenta punto de fluencia.
• Tiene poca resistencia al impacto.
• En comparación con el acero, tiene una mala maquinabilidad.

¿El hierro fundido es mejor que el acero?

El hierro fundido suele tener una mejor resistencia al desgaste mecánico que el acero, especialmente en situaciones de desgaste por fricción.

¿Qué es mejor el hierro o el hierro fundido?

El hierro fundido es más duro, más quebradizo y menos maleable que el hierro forjado. No se puede doblar, estirar o martillar para darle forma, ya que su débil resistencia a la tracción significa que se fracturará antes de doblarse o distorsionarse. Sin embargo, presenta una buena resistencia a la compresión.

¿Es resistente el hierro fundido?

El hierro fundido, nuevamente como la mampostería, es muy resistente a la compresión. El hierro forjado, como la mayoría de los otros tipos de hierro y, de hecho, como la mayoría de los metales en general, es resistente a la tensión y también resistente a la fractura.

¿El hierro fundido es barato?

Los minoristas siempre cobrarán la cantidad más alta que puedan por un producto determinado. Las sartenes de hierro fundido son baratas de hacer y no tienen la ventaja de tener una marca como La Creuset. Lo que hace utensilios de cocina de hierro fundido esmaltado fino. Cocinar en hierro fundido es, en cierto modo, un nicho de mercado y se puede transmitir de generación en generación.

¿Por qué el hierro fundido no se oxida?

El hierro fundido es una aleación con un alto contenido de carbono (al menos un 1,7 % y, por lo general, un 3,0-3,7 %), lo que lo hace relativamente resistente a la corrosión.

¿Es lo mismo hierro negro que hierro fundido?

A pesar de su nombre, la tubería de hierro negro en realidad está hecha de un compuesto de "acero dulce" de bajo grado. Esto le da una resistencia a la corrosión mucho mejor que las tuberías de hierro fundido tradicionales.

¿Quién inventó el hierro fundido?

Al inglés Abraham Darby se le atribuye la revolución de los utensilios de cocina de hierro fundido; en 1707, patentó un método para fundir hierro en ollas y teteras relativamente delgadas, un proceso que abarató su producción.

¿Por qué el hierro fundido es tan pesado?

El hierro fundido tiene una mayor capacidad calorífica que el cobre, por lo que se necesita más energía para calentar una libra de hierro fundido a una temperatura dada que una libra de cobre. Se almacena más energía en cada libra de hierro fundido. El aluminio tiene una mayor capacidad calorífica que el hierro (almacena más calor por libra) pero es mucho menos denso que el hierro.

¿Es el hierro fundido más resistente que el aluminio?

El hierro fundido y el aluminio fundido se ven y se sienten iguales, pero el aluminio fundido es más liviano y resistente. Debido a que la masa de hierro es más pesada, retiene el calor por más tiempo, pero tarda un poco más en calentarse. El hierro fundido tiene una vida útil más larga y es más caro.

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