El hierro dúctil, también conocido como hierro esferoidal o nodular, es un grupo de aleaciones de hierro con una microestructura única que le confiere alta resistencia, flexibilidad, durabilidad y elasticidad. Contiene más de un 3 % de carbono y se puede doblar, torcer o deformar sin romperse gracias a su estructura en escamas de grafito. El hierro dúctil tiene propiedades mecánicas similares al acero y es mucho más robusto que el hierro fundido estándar.
Las piezas fundidas de hierro dúctil se crean vertiendo hierro dúctil fundido en moldes, donde el hierro se enfría y solidifica para formar las formas deseadas. Este proceso de fundición da como resultado objetos metálicos sólidos con excelente durabilidad.
¿Qué hace que el hierro dúctil sea único?
El hierro dúctil se inventó en 1943 como una mejora moderna respecto al hierro fundido tradicional. A diferencia del hierro fundido, donde el grafito se presenta en forma de escamas, el hierro dúctil lo presenta en forma de esferoides, de ahí el término "grafito esferoidal". Esta estructura permite que el hierro dúctil resista la flexión y los impactos sin agrietarse, ofreciendo una resiliencia mucho mayor que el hierro fundido tradicional, que es propenso a la fragilidad y las fracturas.
El hierro dúctil se fabrica principalmente a partir de arrabio, un hierro de alta pureza con más del 90 % de contenido de hierro. Se prefiere el arrabio por su bajo contenido de elementos residuales o nocivos, su composición química consistente y su óptima producción de escoria. Esta materia prima es una de las razones principales por las que las fundiciones de hierro dúctil prefieren el arrabio a otras fuentes como la chatarra.
Propiedades del hierro dúctil
Los diferentes grados de hierro dúctil se crean manipulando la estructura de la matriz que rodea el grafito durante la fundición o mediante un tratamiento térmico adicional. Estas pequeñas variaciones en la composición están diseñadas para lograr microestructuras específicas, que a su vez determinan las propiedades de cada grado de hierro dúctil.
El hierro dúctil puede considerarse como acero con esferoides de grafito incrustados. Las características de la matriz metálica que rodea los esferoides de grafito influyen significativamente en las propiedades del hierro dúctil, mientras que el propio grafito contribuye a su elasticidad y flexibilidad.
Existen varios tipos de matrices en hierro dúctil, siendo las siguientes las más comunes:
- 1. FerritaUna matriz de hierro puro altamente dúctil y flexible, pero de baja resistencia. La ferrita presenta baja resistencia al desgaste, pero su alta resistencia al impacto y su facilidad de mecanizado la convierten en un componente valioso en los grados de hierro dúctil.
- 2. PerlitaUn compuesto de ferrita y carburo de hierro (Fe₃C). Es relativamente duro y de ductilidad moderada, ofreciendo alta resistencia, buena resistencia al desgaste y resistencia moderada al impacto. La perlita también ofrece buena maquinabilidad.
- 3. Perlita/ferritaUna estructura mixta con perlita y ferrita, la matriz más común en los grados comerciales de hierro dúctil. Combina las características de ambas, ofreciendo un equilibrio entre resistencia, ductilidad y maquinabilidad.
La microestructura única de cada metal altera sus propiedades físicas:
Grados comunes de hierro dúctil
Si bien existen muchas especificaciones diferentes de hierro dúctil, las fundiciones habitualmente ofrecen tres grados comunes:
Ventajas del hierro dúctil
El hierro dúctil ofrece varias ventajas para diseñadores y fabricantes:
- • Se puede fundir y mecanizar fácilmente, reduciendo los costos de producción.
- • Tiene una alta relación resistencia-peso, lo que permite contar con componentes duraderos pero livianos.
- • El hierro dúctil proporciona un buen equilibrio entre tenacidad, rentabilidad y confiabilidad.
- • Su superior capacidad de fundición y maquinabilidad lo hacen adecuado para piezas complejas.
Aplicaciones del hierro dúctil
Gracias a su resistencia y ductilidad, el hierro dúctil tiene una amplia gama de aplicaciones industriales. Se utiliza comúnmente en tuberías, piezas de automoción, engranajes, carcasas de bombas y bases de maquinaria. Su resistencia a las fracturas lo hace ideal para aplicaciones de seguridad, como bolardos y protección contra impactos. También se utiliza ampliamente en la industria eólica y otros entornos de alta tensión donde la durabilidad y la flexibilidad son esenciales.
Hora de publicación: 25 de abril de 2024
