Fundición de hierro dúctil: aplicaciones, propiedades y técnicas de fabricación

1. Descripción general de la fundición de hierro dúctil

La fundición de hierro dúctil, también conocida como fundición nodular o fundición de grafito esferoidal, es un tipo de fundición que se caracteriza por su alta resistencia, excelente ductilidad y resistencia al impacto. A diferencia del hierro fundido gris tradicional, el hierro dúctil contiene inclusiones de grafito nodular, que previenen la propagación de grietas y mejoran la tenacidad. Se utiliza ampliamente en industrias que requieren componentes duraderos y versátiles.

2. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas del hierro fundido dúctil lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones de ingeniería. Las propiedades clave incluyen:

• Alta resistencia a la tracción, que normalmente oscila entre 400 y 700 MPa.
• Excelente alargamiento del 10-18%, proporcionando una ductilidad superior en comparación con el hierro gris.
• Buena resistencia a la fatiga y al impacto, lo que lo hace confiable bajo cargas cíclicas.
• Resistencia al desgaste, adecuado para componentes expuestos a fricción o abrasión.

3. Aplicaciones comunes

La fundición de hierro dúctil es muy valorada para aplicaciones que requieren una combinación de resistencia, tenacidad y durabilidad. Las aplicaciones comunes incluyen:

• Tuberías y accesorios de tuberías para sistemas de agua y alcantarillado.
• Componentes automotrices, como cigüeñales, engranajes y piezas de suspensión.
• Piezas de maquinaria pesada, incluidos equipos agrícolas y de construcción.
• Válvulas industriales y carcasas de bombas, donde la resistencia a la presión y al desgaste es crítica.

4. Técnicas de fabricación

4.1 Fusión y aleación

El hierro dúctil se produce fundiendo arrabio y chatarra en un cubilote o en un horno de inducción. Se añaden elementos de aleación, como magnesio o cerio, para inducir la formación de grafito nodular. El control preciso de la composición química garantiza propiedades mecánicas consistentes.

4.2 Proceso de fundición

El hierro dúctil fundido se vierte en moldes para crear componentes de diversas formas y tamaños. Los métodos de fundición comunes incluyen:

• Fundición en arena para formas grandes y complejas.
• Fundición a la cera perdida para piezas de precisión con superficies lisas.
• Moldeo en carcasa para componentes medianos y pequeños que requieren alta precisión dimensional.

4.3 Tratamiento Térmico

El tratamiento térmico puede mejorar aún más las propiedades del hierro fundido dúctil. Los tratamientos comunes incluyen recocido para aliviar la tensión, templado y revenido para aumentar la dureza y resistencia, y normalización para refinar la microestructura.

5. Comparación con el hierro gris

La fundición de hierro dúctil ofrece importantes ventajas sobre el hierro gris tradicional en cuanto a rendimiento mecánico. La siguiente tabla resume las diferencias clave: