Todo lo que necesitas saber sobre el hierro fundido

En este artículo, aprenderá la definición, las aplicaciones, las propiedades, la composición y los tipos de hierro fundido. También conocerá las ventajas y desventajas del hierro fundido.

¿Qué es el hierro fundido?

Hierro fundido es un grupo de aleaciones de carbono que contiene de 2 a 4% de carbono y una cantidad variable de sílice y manganeso. También contiene impurezas como fósforo y azufre. Se produce reduciendo el mineral de hierro en un alto horno y su materia prima es el arrabio producido a partir del mineral de hierro fundido en un horno. Este hierro se fabrica directamente a partir de arrabio fundido o mediante la refundición del arrabio, a menudo junto con cantidades sustanciales de hierro, piedra caliza, acero o coque.

Se puede fundir en un tipo especial de alto horno llamado Cupola pero se funde más a menudo en hornos eléctricos de inducción o de arco eléctrico.

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Como se mencionó anteriormente, el hierro fundido se produce a partir de arrabio, piedra caliza y coque. Su proceso de fabricación se realiza en un cubilote mediante la refundición de estos tres materiales. El horno de cúpula es más o menos lo mismo que el alto horno. Tiene forma cilíndrica y tiene un diámetro de aproximadamente 1 m y una altura de unos 5 m. Los materiales se vierten desde la parte superior del horno y luego se calientan. En este punto, las impurezas del arrabio se eliminan en cierta medida por oxidación que forma el hierro fundido. Luego, la escoria se retira de la parte superior del hierro fundido a intervalos regulares. Luego, el hierro fundido se vierte en un molde para formar las formas requeridas.

Aplicaciones de hierro fundido

Las aplicaciones del hierro fundido son comunes en el mundo de la ingeniería, como la ingeniería mecánica, la construcción, el taller de madera, etc. A continuación se explican las aplicaciones del hierro fundido.

Una de sus aplicaciones es para vaciados ornamentales como portones, farolas, ménsulas, columna de hierro para pequeñas coberturas.

Se utiliza para miembro de compresión

Sus aplicaciones incluyen la producción de cisternas, tuberías de agua, tuberías de gas, alcantarillado, accesorios sanitarios y tapas de alcantarillas. y

El hierro fundido se usa para fabricar cadenas de rieles, ruedas de carruajes, etc.

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Las aplicaciones comunes de los tipos de hierro fundido incluyen:

• El hierro gris es capaz de resistir el desgaste, razón por la cual se utiliza para producir bloques de motor y culatas de cilindros, colectores, piezas en bruto para engranajes de quemadores de gas, recintos y carcasas.
• El hierro fundido blanco es un material quebradizo debido al proceso de enfriamiento utilizado en su producción. Esta es la razón por la que el hierro fundido blanco se usa en aplicaciones que requieren resistencia al desgaste y a la abrasión, como boquillas de granallado, revestimiento de molinos, zapatas de frenos de ferrocarril, rodillos de laminación, carcasas de bombas de lodo y trituradoras.
• Las aplicaciones del hierro dúctil son tan amplias porque se pueden dividir en diferentes grados. El material se puede mecanizar fácilmente, tiene buena fatiga y resistencia a la fluencia, y también buena resistencia al desgaste. se utiliza para fabricar muñones de dirección, cigüeñales, engranajes de servicio pesado, componentes de suspensión de automóviles, componentes hidráulicos y bisagras de puertas de automóviles.
• Finalmente, el hierro maleable también es de diferentes grados. tiene la capacidad de retener y almacenar lubricantes, partículas de desgaste no abrasivas y la superficie porosa que atrapa otros residuos abrasivos. Debido a esto, el hierro maleable se utiliza para superficies de apoyo, cadenas, ruedas dentadas, bielas, componentes de ejes y trenes de transmisión de servicio pesado y material rodante ferroviario.

Propiedades mecánicas del hierro fundido

A continuación se muestran las propiedades mecánicas del hierro fundido:

Dureza – la resistencia del material a la abrasión y las hendiduras

Resistencia – la capacidad del material para absorber energía

Ductilidad – la capacidad del material para deformarse sin fracturarse

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.

Se agregan otros elementos de aleación para producir:

• Manganeso :Aumenta la resistencia al desgaste y la abrasión
• Cromo :aumenta 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
• Silicona :aumenta la templabilidad y la resistividad eléctrica
• 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 fundición

A continuación se muestran los distintos tipos de hierro fundido:

Hierro Gris:

Estos tipos de hierro fundido tienen un aspecto grisáceo, causado por su microestructura grafítica que conduce a las fracturas del color. Tiene menos resistencia a la tracción y resistencia que el acero y su resistencia a la compresión es comparable al acero de bajo y medio carbono. Estos se basan en el tamaño y la forma de las escamas de grafito presentes en la microestructura del hierro fundido.

Hierro Blanco:

El hierro blanco muestra superficies fraccionadas blancas porque contiene un carburo de hierro que se llama "cementita". Debido al bajo contenido de silicio y la velocidad de enfriamiento más rápida. El carbono en el hierro fundido blanco se precipita y permite que se funda como cementita en fase metaestable, fe3c, en lugar de grafito. La cementita precipita del fundido como partículas relativamente grandes. A medida que el carburo de hierro se precipita, extrae carbono de la masa fundida original, moviendo la mezcla hacia una que está más cerca de la eutéctica, y la fase restante es la austenita con contenido inferior de hierro y carbono (que un enfriamiento podría transformar en martensita).

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Hierro maleable:

El proceso del hierro maleable comienza con una fundición blanca que se calienta a aproximadamente 950 °C (1740 °F) y luego se enfría durante uno o dos días. El carbono en carburo de hierro luego cambia a grafito y ferrita más carbono. (austenita). El lento proceso permite que la tensión superficial transforme el grafito en partículas esferoidales en lugar de escamas.

Hierro Dúctil:

Estos tipos de hierro fundido también se conocen como hierro nodular o dúctil. Fue desarrollado en 1948. Los tipos dúctiles de hierro fundido tienen grafito en forma de nódulo muy pequeño con el grafito en forma de capas concéntricas que forman el nódulo. Las propiedades de estos hierros dúctiles son que el acero esponjoso con el efecto de concentración de tensión que producirían las escamas de grafito:cantidades diminutas de 0,02 a 0,1 % de magnesio, y solo 0,02 a 0,4 % de cerio agregado a estas aleaciones ralentizan el crecimiento de precipitados de grafito al unirse hasta los bordes de los planos de grafito.

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Ventajas y desventajas del hierro fundido

Ventajas:

A continuación se presentan los beneficios del hierro fundido en sus diversas aplicaciones:

• buenas propiedades de fundición.
• disponible en grandes cantidades.
• bajo costo para el material
• buena maquinabilidad para fundición gris.
• buena sensibilidad.
• excelente resistencia al desgaste.
• Propiedades mecánicas constantes entre 20 y 350 grados Celsius.
• alta durabilidad.
• resistencia a la deformación.

Desventajas:

a pesar de las buenas ventajas de este material, aún existen algunas limitaciones. A continuación se presentan las desventajas del hierro fundido en sus diversas aplicaciones:

• poca resistencia a la tracción.
• propenso a la oxidación.
• los materiales son sensibles a la sección, debido al lento enfriamiento de las secciones gruesas.
• alta fragilidad
• El hierro fundido blanco no se puede mecanizar.
• sin exposición del punto de fluencia.

Eso es todo por este artículo, donde se discuten la definición, aplicaciones, propiedades, composición y tipos de hierro fundido. También aprendiste las ventajas y desventajas del hierro fundido. Espero que obtenga suficiente de esta publicación, si es así, comparta amablemente con otros estudiantes. Gracias por leer, ¡hasta la próxima!