Hierro fundido:tipos, material de composición, efectos de las impurezas (PDF)

En este artículo, aprenderá qué es el hierro fundido ? y diferentes tipos de hierro fundido explicado con su composición , aplicación , ventajas y desventajas .

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Hierro Fundido

El hierro fundido se obtiene refundiendo arrabio y con coque y caliza en un horno conocido como cubilote. Es una aleación de hierro y carbono. Los contenidos de carbono en el hierro fundido difieren de 1,7% a 4,5%. Además, contiene una cantidad muy pequeña de silicio, azufre, manganeso y fósforo.

El carbono está presente en las siguientes dos formas:

1. Carbono o grafito libres
2. Carbón combinado o cementita

Las siguientes son las propiedades importantes del hierro fundido lo que lo convierte en un material valioso para fines de ingeniería.

1. Bajo costo.
2. Buenas características de lanzamiento.
3. Alta resistencia a la compresión.
4. Resistencia al desgaste.
5. Excelente maquinabilidad.

La resistencia a la compresión del hierro fundido es mayor que la resistencia a la tracción.

Los siguientes son los valores de las resistencias máximas del hierro fundido.

1. Tracción:de 100 a 200 N/mm2
2. Compresión:de 400 a 100 N/mm2
3. Cizalla:120 N/mm2

Tipos de hierro fundido

Los siguientes son Tipos de hierro fundido utilizados con fines de ingeniería:

1. Hierro fundido gris
2. Hierro fundido blanco
3. Hierro fundido enfriado
4. Hierro fundido moteado
5. Hierro fundido maleable
6. Hierro fundido nodular
7. Aleación de hierro fundido

Hierro Fundido Gris

Hierro fundido gris Este hierro comercial tiene las siguientes composiciones:

Se compone de carbono:3 a 3,5 %, silicio:1 a 2,75 %, manganeso:0,40 a 1 %, fósforo:0,15 a 1 %, azufre:0,02 a 0,15 % y el resto es hierro.

El color gris se debe al hecho de que el carbono está presente como grafito libre. El hierro fundido gris se puede mecanizar fácilmente porque tiene una alta resistencia a la compresión, baja resistencia a la tracción y no tiene ductilidad.

Una buena propiedad de la fundición gris es que el grafito libre en su estructura actúa como lubricante. Por esta razón, es muy adecuado para piezas en las que se desea una acción deslizante.

Las fundiciones de hierro gris se utilizan ampliamente para cuerpos de máquinas herramienta, tuberías y accesorios de tuberías, bloques de cilindros de automóviles e implementos agrícolas.

Composición de fundición gris:calidad de fundición – PDF

Hierro Fundido Blanco

Hierro fundido blanco muestra una fractura blanca y tiene las siguientes composiciones relativas :

Se compone de carbono:del 1,75 al 2,3 %, silicio:del 0,85 al 1,2 %, manganeso:del 0,10 al 0,40 %, fósforo:del 0,05 al 0,20 %, azufre:del 0,12 al 0,35 %

Debido a que el carbono está en forma de cementita en los metales, se produce el color blanco. La cementita es el elemento más duro del hierro y provoca un enfriamiento rápido del hierro fundido. El hierro fundido blanco tiene alta resistencia a la tracción y baja compresión, por lo que no se puede mecanizar.

Se utiliza para fundición inferior y lugares donde se requiere un recubrimiento duro, como la superficie exterior de las ruedas de los automóviles. En la producción de fundición maleable y hierro forjado también se utiliza como materia prima la fundición blanca.

Hierro fundido enfriado

Es hierro fundido blanco producido por enfriamiento rápido de hierro fundido. El enfriamiento rápido generalmente se denomina enfriamiento y el hierro así producido se conoce como hierro enfriado. Todos los moldes de fundición tienen contacto con hierro fundido con arena fría en su capa exterior. Pero en la mayoría de las piezas fundidas, esta dureza penetra a una profundidad muy pequeña (menos de mm).

A veces, el colado se enfría intencionalmente y, a veces, se enfría accidentalmente a una profundidad considerable. El enfriamiento intencional se realiza insertando insertos de hierro o acero en el molde. Cuando el metal fundido entra en contacto con el frío, su calor se disipa rápidamente y se forma la superficie dura.

Los enfriadores se utilizan en cualquier cara de la pieza fundida que tenga que ser dura para soportar el desgaste y la fricción. El proceso de enfriamiento se utiliza en la fundición de papeles para trituración de granos y placas trituradoras de mandíbula. La superficie de rodadura de las ruedas de los vagones también se enfría.

Hierro Fundido Jaspeado

Es un producto entre la fundición gris y la fundición blanca en composición, color y propiedades. Se obtiene en fundición donde ciertas superficies de desgaste han sido enfriadas.

Hierro fundido maleable

El hierro fundido maleable se obtiene del hierro fundido blanco mediante un proceso de tratamiento térmico adecuado (es decir, recocido). El proceso de recocido separa el carbono combinado del hierro fundido blanco en nódulos de grafito libre.

El hierro fundido maleable es dúctil y se puede doblar sin romper o fracturar la sección. Su resistencia a la tracción es superior a la del hierro fundido gris y tiene excelentes cualidades de mecanizado.

Se utiliza para fabricar piezas de máquinas para las cuales las piezas forjadas de acero serán costosas y deben tener un grado considerable de precisión del metal.

Ejemplo:cubos de ruedas de vagones, pequeños accesorios para material rodante ferroviario, soportes de frenos, piezas de maquinaria agrícola, accesorios para tuberías, bisagras de puertas, cerraduras, etc.

Hierro fundido nodular

También se conoce como hierro fundido dúctil, hierro fundido de grafito esferoidal (es decir, S.G.) o hierro fundido de alta resistencia. El hierro fundido nodular se produce agregando magnesio al hierro fundido fundido. El magnesio convierte el grafito del hierro fundido en forma de escamas, en forma esférica o nodular.

De esta manera, las propiedades mecánicas se mejoran considerablemente. La fundición nodular se comporta como el acero. Por lo general, se utiliza para fundición resistente a la presión, cilindros hidráulicos, culatas, rodillos para laminación y productos de fundición centrífuga.

Aleación de hierro fundido

El hierro fundido discutido anteriormente se llama hierro fundido simple. La fundición de aleación se produce mediante la adición de elementos como níquel, cromo, molibdeno, cobre, silicio y manganeso.

Estas aleaciones brindan mayor resistencia y dan como resultado mejores propiedades del elemento.

La aleación de hierro fundido tiene,

1. Carbono:0,02 %
2. Silicio:0,15 %
3. Manganeso:0,03 %
4. Fósforo:0,12 %
5. Azufre:0,02 %
6. Escoria:3 % (en peso) y el resto es hierro.

Efecto de las impurezas en el hierro fundido

Hemos comentado que el hierro fundido contiene pequeños porcentajes de silicio, azufre, manganeso y fósforo. El efecto de estas impurezas sobre el hierro fundido es el siguiente:

1. silicio
2. Azufre
3. Manganeso
4. Fósforo

Silicona

Se presenta en hierro fundido hasta en un 4%. El silicio proporciona la formación de grafito libre que hace que el hierro sea suave y fácil de mecanizar. El silicio produce una fundición sonora libre de orificios de soplado en el material debido a su alta afinidad por el oxígeno.

Azufre

Hace que el hierro fundido sea duro y quebradizo. Debido a que demasiado azufre produce fundiciones poco sólidas, debe mantenerse muy por debajo del 0,1 % para la mayoría de los propósitos de fundición.

Manganeso

El manganeso hace que el hierro fundido sea blanco y duro. A menudo se mantiene por debajo del 0,75%. Esto ayuda a controlar la influencia sobre el efecto nocivo del azufre.

Fósforo

Ayuda a la fusibilidad y la fluidez en el hierro fundido, pero provoca fragilidad. Rara vez se permite exceder el 1%. Los hierros fosfóricos son la fundición útil de diseño intrincado y para muchas piezas de fundición de ingeniería ligera cuando el bajo costo es esencial.

Propiedades

Las siguientes son las propiedades del hierro fundido:

1. El hierro fundido tiene buena resistencia a la corrosión, por lo que puede usarse para tuberías de transporte de agua, etc.
2. No se siente atraído por un imán.
3. El punto de fusión es de unos 1250 ºC.
4. Tiene una gravedad específica de 7,5.
5. El hierro fundido contiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 150 N/mm ² y la resistencia a la compresión es de unos 600 N/mm ² . Por lo tanto, es bueno en compresión.
6. Se ablanda cuando se mantiene en agua salada y se encoge cuando se enfría.
7. El hierro fundido puede no ser útil para forjar debido a la falta de plasticidad.

Ventajas del hierro fundido

1. Tiene buenas propiedades de alta maquinabilidad y fundición.
2. El hierro fundido tiene una buena resistencia al desgaste, así como una buena amortiguación de vibraciones.
3. Puede soportar mayores cargas y tiene un buen grado de resistencia a la corrosión.
4. El hierro fundido tiene baja resistencia a la tracción y propiedades de elongación.
5. Se le puede dar cualquier forma y tamaño complicado sin utilizar costosas operaciones de mecanizado.
6. El hierro fundido está disponible a bajo costo y tiene poca durabilidad.

Desventajas del hierro fundido

1. El hierro fundido tiene poca resistencia a la tracción.
2. Las piezas de hierro fundido son sensibles a la sección, debido al lento enfriamiento de las secciones gruesas.
3. La falla de sus partes es repentina y total, no refleja el límite elástico.
4. En comparación con el acero, tiene una mala maquinabilidad
5. El hierro fundido tiene una gran fragilidad.

Aplicaciones de Hierro fundido

1. Se utiliza para fabricar tuberías y para transportar fluidos adecuados.
2. El hierro colado utilizado para fabricar varias máquinas.
3. Se utiliza para fabricar piezas de automóviles.
4. Para construir el ancla de los barcos se utiliza el hierro fundido.
5. El hierro fundido también se utiliza para fabricar utensilios de cocina, como ollas, sartenes y utensilios.

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