Tanto el acero como el hierro son aleaciones hierro-carbono que contienen una pequeña cantidad de elementos de aleación e impurezas. Según los diferentes contenidos de carbono se pueden dividir en:
- Arrabio: contiene entre un 2,0% y un 4,5% de carbono.
- Acero: contiene entre 0,05% y 2,0% de carbono.
- Hierro forjado: contiene menos del 0,05 % de carbono.
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Hierro fundido
¿Qué es el hierro fundido?
El hierro fundido es una aleación de hierro y carbono con un contenido de carbono superior al 2%. El carbono del hierro fundido suele existir en forma de grafito y, a veces, en forma de carburos.
Además de carbono, el hierro fundido también contiene entre un 1% y un 3% de silicio, así como manganeso, fósforo, azufre y otros elementos.
El hierro fundido aleado también contiene elementos como níquel, cromo, molibdeno, aluminio, cobre, boro y vanadio.
El carbono y el silicio son los principales elementos que afectan la microestructura y las propiedades del hierro fundido.
Tipos de hierro fundido
El hierro fundido se puede dividir en:
1. Fundición gris:
Con un alto contenido de carbono (2,7% a 4,0%), el carbono se presenta principalmente en forma de grafito en escamas y la superficie de fractura es gris. Tiene un punto de fusión bajo (1145°C a 1250°C), pequeña contracción por solidificación, resistencia a la compresión y dureza similar al acero al carbono y buena absorción de impactos.
Se utiliza para fabricar componentes estructurales como bases de máquinas herramienta, cilindros y carcasas.
2. Hierro fundido blanco:
Bajo en carbono y silicio, el carbono existe principalmente en forma de carburos y la superficie de fractura es de color blanco plateado.
Durante la solidificación presenta gran contracción y está sujeto a agujeros y grietas. Tiene alta dureza y fragilidad y no soporta cargas de impacto. Se utiliza principalmente como piezas en bruto para hierro fundido maleable y para fabricar piezas resistentes al desgaste.
3. Hierro fundido maleable:
Obtenido por recocido de fundición blanca, el grafito se distribuye en forma agrupada, comúnmente llamada fundición dúctil. Su microestructura y propiedades son uniformes, resistentes al desgaste y tienen buena plasticidad y tenacidad.
Se utiliza para fabricar piezas con formas complejas y capaces de soportar fuertes cargas dinámicas.
4. Hierro fundido dúctil:
Se obtiene por esferoidización de agua férrica a partir de fundición gris. El grafito precipitado tiene forma esférica, comúnmente llamado hierro fundido nodular.
Tiene mayor resistencia, mejor tenacidad y plasticidad que el hierro fundido gris ordinario. Se utiliza en la fabricación de piezas para motores de combustión interna, componentes de automoción, maquinaria agrícola, etc.
5. Hierro de grafito compactado:
Obtenido por compactación y esferoidización de agua férrica en fundición gris, el grafito precipitado tiene forma de gusano.
Sus propiedades mecánicas son similares a las de la fundición nodular, y sus propiedades de fundición se sitúan entre la fundición gris y la fundición nodular. Se utiliza en la fabricación de piezas de automóviles.
6. Aleación de hierro fundido:
Hierro fundido ordinario al que se le añade una cantidad adecuada de elementos de aleación (como silicio, manganeso, fósforo, níquel, cromo, molibdeno, cobre, aluminio, boro, vanadio, estaño, etc.).
Los elementos de aleación cambian la estructura de la matriz de hierro fundido y tienen características correspondientes como resistencia al calor, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a bajas temperaturas o no magnetismo.
Se utiliza en la fabricación de piezas para minería, máquinas químicas, instrumentos y medidores.
Acero fundido
¿Qué es el acero fundido?
Acero utilizado para fundición. Es una aleación fundida que se puede dividir en tres tipos: acero fundido al carbono, acero fundido de baja aleación y acero fundido especial.
Tipos de acero fundido
1. Acero fundido al carbono:
Acero fundido en el que el carbono es el principal elemento de aleación y contiene una pequeña cantidad de otros elementos. El acero fundido con bajo contenido de carbono contiene menos del 0,2% de carbono, el acero fundido con medio carbono contiene entre 0,2% y 0,5% de carbono y el acero fundido con alto contenido de carbono contiene más del 0,5% de carbono.
A medida que aumenta el contenido de carbono, aumenta la resistencia y dureza del acero fundido al carbono. El acero fundido al carbono tiene alta resistencia, plasticidad y tenacidad y menor costo.
Se utiliza en máquinas pesadas para fabricar piezas que soporten grandes cargas, como estructuras de laminadores, bases de prensas hidráulicas; y se utiliza en vehículos ferroviarios para fabricar piezas sujetas a grandes fuerzas e impactos, como balancines, estructuras laterales, ruedas y acopladores.
2. Acero fundido de baja aleación:
Fundición de acero que contiene elementos de aleación como manganeso, cromo y cobre. La cantidad total de elementos de aleación es generalmente inferior al 5%, lo que tiene una mayor tenacidad al impacto y puede obtener mejores propiedades mecánicas mediante tratamiento térmico.
El acero fundido de baja aleación tiene un mejor rendimiento que el acero al carbono, reduce el peso de la pieza y prolonga la vida útil.
3. Acero fundido especial:
Aleación de acero fundido refinada para satisfacer necesidades especiales. Existen muchas variedades, que suelen contener uno o más elementos de alta aleación para obtener determinadas propiedades especiales.
Por ejemplo, el acero con alto contenido de manganeso que contiene entre 11% y 14% de manganeso puede resistir el desgaste por impacto y se utiliza principalmente en piezas resistentes al desgaste de maquinaria de minería y maquinaria de ingeniería; diversos aceros inoxidables a base de cromo o cromo-níquel, utilizados en piezas que trabajan en condiciones corrosivas o altas temperaturas superiores a 650°C, como cuerpos de válvulas, bombas, contenedores para la industria química o carcasas de turbinas para centrales eléctricas de gran capacidad.
El hierro nodular austenítico estándar ASTM D-5S requiere un contenido de carbono inferior al 2,0%.
