Hierro Forjado vs Hierro Fundido: Diferencias Clave y Aplicaciones

¿Cuáles son las diferencias? Descúbralas y aprenda cómo se usan

A menudo se asume que el hierro fundido y el hierro forjado son términos intercambiables para el trabajo temprano del hierro, pero hay un mundo de diferencia.

Hierro forjado es hierro que ha sido calentado y luego trabajado con herramientas.

Hierro fundido es hierro que se ha fundido, vertido en un molde y dejado solidificar.

La distinción fundamental está en cómo se producen. Las diferencias están en los nombres: «forjado» es participio de «trabajar» («hierro trabajado»), y «fundido» describe cualquier cosa formada por el proceso de fundición.

Los diferentes métodos de producción crean metales con resistencias y debilidades variables, por eso rara vez se ve una valla de hierro fundido o una sartén de hierro forjado.

¿Qué es el hierro forjado?

El hierro forjado está compuesto principalmente de hierro elemental con pequeñas cantidades (1–2 %) de escoria añadida (subproducto de la fundición de mineral de hierro, generalmente una mezcla de óxidos de silicio, azufre, fósforo y aluminio). Se fabrica calentando repetidamente el material y trabajándolo con herramientas para deformarlo.

El hierro forjado es altamente maleable, permitiendo calentarse, recalentarse y trabajarse en diversas formas; se vuelve más fuerte cuanto más se trabaja y se caracteriza por su apariencia fibrosa. Contiene menos carbono que el hierro fundido, lo que lo hace más blando y dúctil. También es altamente resistente a la fatiga; si se aplican grandes presiones, sufrirá gran deformación antes de fallar.

El término «hierro forjado» a menudo se usa mal hoy; comúnmente describe diseños similares a piezas históricas, independientemente del metal usado. Acero dulce doblado en frío o piezas de acero fundido y hierro pintadas de negro se etiquetan regularmente como trabajo de hierro forjado. Para ser verdaderamente designado como hierro forjado, una pieza debe ser forjada por un herrero que la calienta y la martillea.

El hierro forjado se usó ya en 2000 a.C. en la península de Anatolia (actual Turquía), y fue ampliamente usado en construcción durante el siglo XIX. Los avances en metalurgia en el siglo XX facilitaron y abarataron el mecanizado y soldadura de piezas metálicas. La naturaleza comparativamente costosa y lenta de la herrería llevó al fin de su práctica comercial a gran escala a mediados de los años 70. Esto significa que la mayoría de las piezas de hierro forjado verdaderas hoy son antigüedades o piezas de especialidad forjadas por artesanos locales.

¿Qué es el hierro fundido?

El hierro fundido puede referirse a una gama de aleaciones de hierro, pero se asocia comúnmente con el hierro gris. A pesar del nombre, no es hierro elemental puro (Fe), sino una aleación que contiene 2–4 % de carbono, más pequeñas cantidades de silicio y manganeso. Otras impurezas, como azufre y fósforo, también son comunes.

El hierro fundido se forma fundiendo mineral de hierro o fundiendo arrabio (producto intermedio de extracción de mineral de hierro) y mezclándolo con chatarra y otras aleaciones. La mezcla líquida se vierte en moldes y se deja enfriar y solidificar.

El resultado final es fuerte pero frágil. Debido al mayor contenido de carbono, el hierro fundido se solidifica como una aleación heterogénea, lo que significa que contiene múltiples constituyentes o materiales en diferentes fases dentro de su microestructura.

Esta microestructura mixta es lo que da al hierro fundido sus propiedades físicas distintivas. Las partículas internas de carbono crean puntos de tensión internos propensos a la fractura. El hierro fundido es más duro, más frágil y menos maleable que el hierro forjado. No puede doblarse, estirarse ni martillearse, ya que su baja resistencia a la tracción significa que se fracturará antes de doblarse o distorsionarse. Sin embargo, presenta buena resistencia a la compresión.

La fundición es significativamente menos intensiva en mano de obra que la fabricación de hierro forjado, y fue una forma prominente de producción durante los siglos XVIII y XIX. La llegada del acero y las tecnologías de mecanizado automatizado redujeron el papel de la fundición en algunas industrias, pero sigue siendo un proceso rentable y ampliamente usado en muchas otras. Aunque el acero ha desplazado casi totalmente al hierro fundido en construcción, este sigue siendo popular para productos con formas complejas que son más fáciles de fundir que de mecanizar. El hierro fundido es menos reactivo con los materiales del molde que el acero y tiene un punto de fusión más bajo, lo que lo hace más fluido.

Hierro dúctil: Resistencia y versatilidad

El hierro dúctil, también conocido como hierro fundido dúctil, es una forma moderna y única de hierro fundido desarrollada por investigadores durante la década de 1940. Descubrieron que añadiendo aleaciones selectas —inicialmente una aleación de magnesio-cobre, y eventualmente cerio— podían manipular los átomos de carbono para formar una microestructura diferente a la del hierro fundido. La microestructura del hierro dúctil previene la formación de grietas, resultando en un metal que tiene las ventajas del hierro fundido sin la fragilidad.

El hierro dúctil puede fabricarse en múltiples grados para lograr alta ductilidad y resistencia a la tracción. El hierro dúctil austemperado, producido con tratamiento térmico adicional, tiene propiedades mecánicas aún mejores y resistencia al desgaste.

El hierro dúctil también exhibe relativamente poca contracción al enfriarse, lo que lo hace perfecto para fundición de precisión. A menudo se usa «tal como se funde», lo que significa que no requiere tratamientos térmicos. Esto puede ayudar a reducir costes de fabricación, especialmente a largo plazo.

Consideraciones sobre corrosión

Tanto el hierro fundido como el forjado son susceptibles a la corrosión cuando las superficies desnudas se exponen al oxígeno en presencia de humedad. Esto puede ser un desafío para entornos exteriores con exposición casi constante a precipitaciones y humedad. A diferencia de otros metales que forman una capa oxidativa protectora, el hierro, dado tiempo suficiente, se oxidará y se desprenderá por completo.

Para prevenir el óxido, los productos de hierro deben recubrirse para evitar la exposición. La pintura se usa comúnmente para recubrir y proteger el metal desnudo. El recubrimiento en polvo es otro método, ideal para muebles exteriores más susceptibles al desgaste en áreas de alto tránsito. Los recubrimientos en polvo son altamente duraderos y no se decoloran, astillan ni agrietan durante períodos prolongados.

Preservación histórica

Desde Lincoln, Massachusetts hasta Lincoln, Nebraska y Lincoln, Ontario, Norteamérica es rica en historia. Cada pueblo tiene una historia que contar, y los edificios en estos pueblos han jugado un papel tan importante en la creación del pasado como las personas mismas.

Al restaurar edificios históricos con hierro arquitectónico y metalistería, la calidad y autenticidad son críticas. Grandes elementos exteriores como bolardos, puertas, vallas, farolas y bancos juegan un papel significativo en establecer una atmósfera fiel a los tiempos históricos. Las fundiciones modernas pueden reproducir el trabajo metálico temprano tomando sus indicaciones de diseño de dibujos históricos o de las estructuras originales mismas.

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Fuentes

• Encyclopedia Britannica. «Cast iron».
• Encyclopedia Britannica. «Wrought iron».
• Engineer's Handbook. «Cast Iron».
• Ductile Iron Society. «Ductile Iron Data for Design Engineers».