8 tipos de materiales de fundición explicados

¿Cuáles son los metales de fundición más utilizados?

Los metales fundidos comunes incluyen hierro gris, hierro dúctil, hierro maleable y acero fundido. Los metales no ferrosos comúnmente fundidos incluyen latón, bronce al estaño, bronce sin estaño, aleaciones de aluminio y más.

Tipos de materiales de fundición

¿Cuántos tipos de materiales de fundición existen?

Se utilizan comúnmente ocho tipos de materiales de fundición, que incluyen hierro gris, hierro maleable, hierro dúctil, hierro vermicular, acero fundido, aleación de aluminio fundido, bronce fundido y latón fundido, entre otros. A continuación se describen sus características y aplicaciones:

1. hierro fundido gris

El hierro gris es conocido por su buena fluidez y su mínima contracción durante el enfriamiento. Tiene baja resistencia, pero presenta plasticidad y tenacidad.

El módulo de elasticidad del hierro gris varía de 80.000 a 140.000 MPa, dependiendo de la microestructura. Su resistencia a la compresión es de tres a cuatro veces mayor que su resistencia a la tracción.

Además de estas propiedades, la fundición gris también presenta una buena resistencia al desgaste y absorción de vibraciones, además de no ser sensible a las entalladuras. También es fácil de mecanizar. Sin embargo, su rendimiento de soldadura es pobre.

El hierro gris tiene un límite máximo de temperatura de 300 a 400°C, más allá del cual no puede soportar una exposición prolongada. A pesar de esta limitación, sigue siendo el tipo de hierro fundido más utilizado, representando entre el 85% y el 90% de toda la producción de hierro fundido.

2. Hierro maleable

El hierro maleable tiene propiedades inferiores al hierro gris, pero superiores al acero fundido. Se utiliza principalmente para producir piezas fundidas pequeñas de paredes delgadas que requieren un cierto nivel de resistencia y tenacidad.

Además, el hierro maleable tiene buena resistencia a la corrosión y maquinabilidad. Además, su resistencia al impacto es de tres a cuatro veces mayor que la del hierro gris.

3. Hierro dúctil

Aunque a menudo se considera que las piezas fundidas de hierro gris son de calidad superior, las piezas fundidas de hierro dúctil todavía se utilizan ampliamente y ofrecen varias ventajas. Por ejemplo, el hierro dúctil es conocido por su excelente maquinabilidad y puede presentar cambios significativos en sus propiedades mediante tratamiento térmico.

El hierro dúctil también tiene una mayor resistencia a la tracción que el hierro gris y el acero fundido, así como una mayor relación entre el rendimiento y la resistencia a la tracción que el hierro maleable y el acero.

Además, tiene la mejor plasticidad entre las fundiciones, aunque su resistencia al impacto se sitúa entre la del acero fundido y la del hierro gris.

El hierro dúctil también sobresale en otras áreas, como sus excelentes propiedades a baja temperatura y alta resistencia a la fatiga, que son comparables al acero #45, pero con menor sensibilidad a la concentración de tensiones que el acero.

Además, ofrece buena resistencia al desgaste, al calor y a la corrosión.

Otra ventaja del hierro dúctil es su relación de amortiguación de vibraciones, que es de 1:1,8:4,3 en comparación con el acero y la fundición gris.

Dadas estas características, el hierro dúctil se utiliza cada vez más como un material importante para una variedad de aplicaciones, a pesar de su reputación histórica de ser propenso a defectos.

4. Hierro de grafito vermicular

Las propiedades mecánicas de la fundición de grafito vermicular se encuentran entre las de la fundición gris y la fundición dúctil, lo que la convierte en un material con buena solidez, resistencia al calor y resistencia al desgaste.

En comparación con la fundición nodular, su calidad de fundición es mejor y comparable a la de la fundición gris.

Su resistencia es comparable a la del hierro nodular y tiene propiedades antivibración, conductividad térmica y rendimiento de fundición similares al hierro gris. Sin embargo, tiene mejor plasticidad y resistencia a la fatiga que el hierro gris.

La fundición con grafito vermicular contiene inevitablemente una cierta cantidad de grafito esferoidal, lo que aumenta su resistencia y rigidez, pero puede comprometer la capacidad de fundición de la fundición. Esto también puede disminuir la procesabilidad y la conductividad térmica de las piezas fundidas.

5. Acero fundido

El rendimiento de fundición del acero fundido a menudo se considera deficiente debido a su baja fluidez y alta contracción.

Sin embargo, tiene propiedades mecánicas integrales, que incluyen excelente resistencia, tenacidad y plasticidad. De hecho, la resistencia a la tracción del acero fundido es casi igual a su resistencia a la compresión.

Además de estas propiedades, los aceros fundidos especiales tienen características únicas como resistencia al calor y resistencia a la corrosión.

6. Aleación de aluminio fundido

La densidad de las aleaciones de aluminio es sólo un tercio de la del hierro, lo que las convierte en una opción ideal para fabricar estructuras ligeras.

Algunas aleaciones de aluminio se pueden reforzar aún más mediante un tratamiento térmico, mejorando sus propiedades generales.

7. Bronce fundido

El bronce se clasifica en dos tipos: bronce al estaño y bronce sin estaño. El bronce al estaño tiene una excelente resistencia al desgaste y a la corrosión, alta resistencia y dureza.

Sin embargo, tiene un rendimiento de fundición deficiente y es susceptible a la segregación y la porosidad de contracción. El templado no mejora su resistencia.

El bronce sin estaño suele estar hecho de bronce al aluminio o bronce al plomo, que tiene un rendimiento de fundición inferior. El bronce al aluminio tiene alta resistencia y presenta una importante resistencia al desgaste y la corrosión.

Por otro lado, el bronce al plomo tiene alta resistencia a la fatiga, buena conductividad térmica y excelente resistencia a los ácidos.

8. Latón fundido

Gran contracción, alta resistencia general, buena plasticidad, buena resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste.

Buen rendimiento de corte.

Comparación de materiales comunes de hierro fundido

hierro fundido gris hierro maleable Hierro dúctil Fundición vermicular de grafito
Morfología del grafito Escamoso floculante Globular vermicular
Resumen Hierro fundido obtenido mediante la ejecución completa del proceso de grafitización de primera etapa. El hierro fundido blanco es un tipo de hierro fundido de alta resistencia y tenacidad obtenido mediante recocido por grafitización. El grafito esferoidal se obtuvo mediante esferoidización e inoculación. El grafito vermicular se obtuvo mediante vermiculación e inoculación.
Castabilidad bien Peor que el hierro fundido gris Peor que el hierro fundido gris bien
Rendimiento de corte bien bien bien muy bien
Resistencia al desgaste bien bien bien bien
Fuerza/dureza Ferrita: baja
Perlita: alta
Superior al hierro fundido gris Muy alto Superior al hierro fundido gris
Plasticidad/dureza Muy bajo Cerca del acero fundido Muy alto Superior al hierro fundido gris
Solicitud Cilindro, volante, pistón, rueda de freno, válvula de presión, etc. Piezas pequeñas y medianas con formas complejas y que soportan impactos, como llaves, herramientas agrícolas y engranajes. Piezas que requieren alta resistencia y dureza, como el cigüeñal y la válvula del motor de combustión interna. Piezas que pueden funcionar permanentemente bajo choque térmico, como las cabezas de los motores diésel.
Comentarios Sensibilidad de bajo nivel No se permite la forja ni el prensado. Alta resistencia al calor, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga (2 veces hierro fundido gris) Conductividad térmica, resistencia a la fatiga térmica, resistencia al crecimiento y resistencia a la oxidación.

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