Por qué el hierro gris es la opción principal para aplicaciones de forja

El hierro gris es fácil de mecanizar al tener alta resistencia a compresión, baja resistencia a tracción y nula ductilidad. Una propiedad positiva es que el grafito libre actúa como lubricante en su estructura. Por ello, es idóneo para secciones donde se requiere acción de deslizamiento.

Las fundiciones de hierro gris se usan comúnmente en armarios de máquinas herramienta, tuberías y accesorios, bloques de cilindros de automoción y equipos agrícolas. En este artículo aprenderá por qué, hoy día, el hierro gris sigue siendo el material de forja más popular.

Propiedades del hierro fundido gris

El hierro fundido gris puede producirse mediante varios procesos metalúrgicos y de nucleación, incluyendo fundición en arena y a presión. La elección del proceso preferido depende del tamaño de la serie de producción y características deseadas de la pieza final.

Aplicaciones típicas en industrias OEM, automoción y aeroespacial incluyen válvulas, forjas, compresores, bombas y más. El hierro fundido gris disponible comercialmente suele tener esta composición:

• 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%
• El resto es hierro puro

Ventajas del hierro gris

¿Cuáles son las razones principales por las que el hierro gris como material de forja es tan popular? Principalmente, su capacidad para hacer estructuras complejas, su bajo coste y sus excelentes propiedades, que detallamos a continuación:

Resistencia a compresión excepcional

Esta resistencia es la capacidad de cualquier metal o aleación para soportar fuerzas de compresión. El hierro fundido gris tiene alta resistencia a compresión y se usa comúnmente en columnas y pilares de edificios. Además, su resistencia a compresión puede ser tan fuerte como la de algunos aceros dulces.

Resistencia a tracción

Hay varios tipos de hierro fundido gris y su resistencia a tracción varía. Algunas variedades tienen 5 toneladas por pulgada cuadrada, otras 19 toneladas/pulg² de media. Sin embargo, la adición de vanadio puede aumentar la resistencia.

Deformación y resistencia a la oxidación

El hierro fundido gris es muy resistente a la deformación y ofrece un marco rígido. Sin embargo, incluso una estructura de hierro gris fallará si hay un problema de diseño. Es muy resistente al óxido, formado por reacción entre oxígeno y hierro. Es la solución ideal para prevenir problemas de corrosión.

Aplicaciones del hierro gris

Las fundiciones de hierro gris varían desde pocos gramos a varias toneladas, complejidad de formas desde simple a compleja, desde pedidos unitarios (trituradora de papel) a producción en masa. La precisión dimensional y acabado superficial deseados se logran con selección y control de proceso.

Las fundiciones permiten incorporar varios componentes en un producto, eliminando ensamblaje e inventario, reduciendo costes 50% o más frente a piezas mecanizadas. Frente a plásticos, las fundiciones se reciclan fácil y completamente. Se usan en casi todos los campos.

Lista parcial de aplicaciones donde transporte y maquinaria pesada superan el 50% de fundiciones producidas: automóvil, aeroespacial, ferrocarril, construcción naval, agricultura, minería, mecanizado, fundición, moldeo, forja, estampado, motores, turbinas, bombas y más.

Hierro gris Clase 300

Usado en producción de máquinas herramienta pesadas, bancadas, prensas, piezas hidráulicas de alta presión, bastidores, engranajes, casquillos, segmentos de pistón, levas, cigüeñales, bloques de cilindros, culatas.

Hierro gris Clase 200 y 250

Usado en fabricación de engranajes, cilindros, bases, bancadas, volantes, camisas de cilindro, bloques de cilindro, pistones, ruedas de freno, cajas de cambios, válvulas de presión, placas de acoplamiento, etc.

Hierro gris Grado 100 y 150

Apto para desarrollo de carrocerías, cubiertas protectoras, bastidores, volantes, martillos, suelos, mangos, cofres, bancadas, cojinetes, poleas, bancos, cuerpos de bomba, tuberías, válvulas, etc.

Diferencias entre hierro gris y hierro dúctil

Se distinguen por el tipo y estructura del carbono que contienen. ¿Cuál es el adecuado para su proyecto? Antes de respuestas, analicemos diferencias clave. Resumen rápido:

Ductilidad

Definida por mayor porcentaje de elongación en tracción. La adición de magnesio en hierro nodular hace que el grafito tenga forma esferoidal/esférica para mayor resistencia y tenacidad, frente al hierro gris que es laminar (escamas).

Resistencia a tracción y límite elástico

Hay variaciones en resistencia a tracción y ductilidad. El hierro dúctil tiene resistencia a tracción mínima de 60.000 psi y límite elástico mínimo de 40.000 psi. Hay varios grados de hierro gris según ASTM A48. Aunque el hierro gris no tiene punto elástico medible, su rango de resistencia a tracción es 20.000-60.000 psi.

Resistencia al impacto y conductividad térmica

El hierro dúctil tiene mayor resistencia al impacto que el gris y soporta impacto de al menos 7 pies (frente a 2 lb del gris). El hierro dúctil tiene menor conductividad térmica que el fundido gris.

Amortiguación de vibraciones

El hierro gris es más efectivo amortiguando vibraciones que el fundido nodular. El hierro fundido gris es muy fácil de fundir y tiene buena maquinabilidad. Se usa típicamente en aplicaciones no críticas donde la resistencia no es la propiedad principal. El hierro dúctil, por su mayor resistencia y ductilidad, se usa en aplicaciones más avanzadas.

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