Fundición gris para niños
El hierro fundido, también conocido como fundición gris, es un tipo especial de aleación de hierro. Su nombre, "fundición gris", se debe a que cuando se rompe, su superficie se ve de color gris. Es uno de los materiales de hierro más usados.
Esta aleación contiene generalmente más de un 2% de carbono y más de un 1% de silicio. También tiene otros elementos como manganeso, fósforo y azufre. Una característica importante del hierro gris es que el carbono se encuentra en forma de grafito, que son como pequeñas "hojuelas" irregulares. Estas hojuelas de grafito son las que le dan el color gris a las piezas cuando se rompen.
Las características del hierro fundido, como su resistencia, pueden cambiar mucho. Esto depende de varios factores, como los elementos químicos que lo componen, qué tan rápido se enfría después de ser moldeado, el tamaño de las piezas, cómo se fabrica y si recibe algún tratamiento especial con calor.
Existe un tipo especial llamado grafito esferoidal, que se empezó a usar en los años 1950. Este tipo ha reemplazado a otras clases de hierro fundido porque tiene mejores propiedades.
El hierro fundido se usó por primera vez en Europa occidental alrededor del año 1313 para fabricar cañones. También se empezó a usar para hacer tuberías. Se sabe que en 1455 se instaló la primera tubería de hierro fundido en Alemania, en el castillo Dillenberg. Con el tiempo, la forma de fabricar estos tubos ha cambiado mucho, desde métodos antiguos hasta procesos modernos que usan la centrifugación.
Contenido
Estructura del Hierro Fundido
Para que el hierro fundido tenga una estructura con grafito, su composición típica es de 2.5 a 4% de carbono y de 1 a 3% de silicio. El silicio es muy importante porque ayuda a que el grafito se forme a partir de otros compuestos de hierro.
Otro factor clave es la velocidad a la que se enfría el metal cuando se está solidificando. Si se enfría lentamente, se formará más grafito y una estructura llamada ferrítica. Si se enfría a una velocidad media, se formará una estructura más perlítica. Para obtener una estructura 100% ferrítica, el hierro fundido debe pasar por un tratamiento especial de calor llamado recocido.
Si el enfriamiento es muy rápido, el grafito no se formará o lo hará muy poco. En su lugar, se creará otro compuesto llamado cementita, y a este tipo de hierro se le conoce como fundición blanca.
¿Cómo se Clasifica el Hierro Fundido?
En Estados Unidos, una forma común de clasificar el hierro gris es por su resistencia a la tracción. Esto significa qué tan fuerte es el material antes de romperse cuando se estira. Se mide en unidades llamadas "miles de libras por pulgada cuadrada" (ksi).
Por ejemplo, una fundición gris de "clase 20" tiene una resistencia mínima de 20,000 psi (libras por pulgada cuadrada). Las fundiciones con mayor resistencia, como las de "clase 40" o más, tienen una composición diferente y una estructura más fuerte. La "clase 80" es la más resistente, pero también es muy frágil.
En la industria de los automóviles, se usan "grados" en lugar de "clases". Estos grados miden la relación entre la resistencia a la tracción y la dureza del material.
Propiedades de las Clases de Fundiciones Grises (ASTM A48)
| Clase | Resistencia a la tracción |
Resistencia a la compresión |
Módulo de tracción (E) |
|---|---|---|---|
| 20 | 22 ksi (151 MPa) | 33 ksi (227 MPa) | 10 × 106 psi (69 GPa) |
| 30 | 31 ksi (213 MPa) | 109 ksi (751 MPa) | 14 × 106 psi (96 GPa) |
| 40 | 42.5 ksi (393 MPa) | 140 ksi (965 MPa) | 18 × 106 psi (124 GPa) |
| 60 | 62.5 ksi (430 MPa) | 187.5 ksi (1292 MPa) | 21 × 106 psi (144 GPa) |
Propiedades de los Grados de Fundiciones Grises (SAE J431)
| Grado | Dureza Brinell | t/h† | Descripción |
|---|---|---|---|
| G1800 | 120–187 | 135 | Ferrítica-perlítica |
| G2500 | 170–229 | 135 | Ferrítica-perlítica |
| G3000 | 187–241 | 150 | Perlítica |
| G3500 | 207–255 | 165 | Perlítica |
| G4000 | 217–269 | 175 | Perlítica |
| †t/h = Resistencia a la tracción/Dureza Brinell | |||
Ventajas y Desventajas del Hierro Fundido
El hierro fundido es muy usado en la ingeniería porque es relativamente económico y fácil de trabajar. Las "hojuelas" de grafito que contiene actúan como un lubricante, lo que facilita cortarlo y darle forma. También es resistente al desgaste, ya que el grafito ayuda a que se "autolubrique".
Una desventaja es que el hierro fundido es frágil. Esto significa que no se estira mucho antes de romperse; no es muy dúctil. Por lo tanto, no se deforma mucho antes de alcanzar su punto de rotura. Sin embargo, tiene una buena capacidad para absorber energía sin deformarse permanentemente, lo que se conoce como resiliencia. El silicio en el hierro fundido también ayuda a que sea más resistente a la corrosión y a que fluya mejor cuando está fundido, lo que lo hace fácil de soldar.
Comparado con otras aleaciones de hierro más modernas, el hierro fundido tiene una resistencia a la tracción y una ductilidad más bajas. Esto significa que no es tan fuerte cuando se estira y no soporta bien los impactos.
Galería de imágenes
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Puente construido con piezas de hierro fundido.
Véase también
En inglés: Gray iron Facts for Kids
