HIERRO FUNDIDO (CAST IRON)

El hierro fundido, hierro colado, fierro vaciado, más conocido

como fundición gris es un tipo de aleación conocida como fundición,

cuyo tipo más común es el conocido como hierro fundido gris.

El hierro gris es uno de los materiales ferrosos más empleados y su

nombre se debe a la apariencia de su superficie al romperse. Esta

aleación ferrosa contiene en general más de 2% de carbono y más de

1% de silicio, además de manganeso, fósforo y azufre. Una

característica distintiva del hierro gris es que el carbono se encuentra

en general como grafito, adoptando formas irregulares descritas como

“hojuelas”. Este grafito es el que da la coloración gris a las superficies

de ruptura de las piezas elaboradas con este material.

Las propiedades físicas y en particular las mecánicas varían dentro de

amplios intervalos respondiendo a factores como la composición

química, rapidez de enfriamiento después del vaciado, tamaño y

espesor de las piezas, práctica de vaciado, tratamiento térmico y

parámetros microestructurales como la naturaleza de la matriz y la

forma y tamaño de las hojuelas de grafito.

La composición típica para obtener una microestructura grafitica es de

2.5 a 4% de carbono y de 1 a 3% de silicio, el silicio juega un papel

importante en diferenciar a la fundición gris de la fundición blanca, esto

es debido a que el silicio es un estabilizador de grafito, esto significa

que ayuda a precipitar el grafito desde los carburos de hierro. Otro

factor importante que ayuda a la formación de grafito es la velocidad

de solidificación de la colada, una velocidad lenta tenderá a producir

más grafito y una matriz ferritica, una velocidad moderada tenderá a

producir una mayor matriz perlitica, para lograr una matriz 100%

ferritica, se debe someter la fundición a un tratamiento térmico de

recocido.

Un enfriamiento veloz suprimirá parcial o totalmente la formación

de grafito y en cambio propiciará la formación de cementita, lo cual se

conoce como Fundición Blanca.

En los Estados unidos la clasificación más difundida para el hierro gris

es la ASTM International A48, esta clasifica a la fundición gris

dentro de clases dependiendo de su resistencia a la tracción (Tensile

strength), la unidad que se maneja son miles de libras por pulgada

cuadrada (ksi), que es una unidad derivada de la psi a la cual se la

multiplica 1000

Ejemplo: La fundición gris clase 20 tiene una resistencia a la tracción

mínima de 20000 psi (aproximadamente 1407.8 kg/cm2o 140,000

kPa). la clase 20 tiene alto carbono equivalente y una matriz ferritica.

Las fundiciones con alta resistencia a la tracción, encima de la clase

40, tienen bajo carbono equivalente y una matriz perlitica-ferritica. El

hierro gris por encima de la clase 40 requiere de aleación para lograr

el fortalecimiento de la solución sólida y de tratamiento térmico para

modificar la matriz, la clase 80 es la clase más alta posible, pero es en

extremo frágil. La norma ASTM A247 es también comúnmente usada

para describir la estructura de grafito, otras normas que tratan a la

fundición gris son las ASTM A126, ASTM A278, and ASTM A319.

Cuerpo y Bonete Hierro Fundido de acuerdo con ASTM A 126 Clase B.

En la industria automotriz las norma SAE J431 es usada para

designar grados en lugar de la clases anteriores. Estos grados son

una medida de la relación que existe entre la resistencia a la tracción

con la dureza dada en Dureza Brinell

a Fundición gris es una aleación común en la ingeniería debido a su

relativo bajo costo y buena maquinabilidad, lo que es resultado de las

bandas de grafito que lubrican el corte y la viruta. También tiene buena

resistencia al desgaste, debido a que las "hojuelas" de grafito sirven de

autolubricante. La fundición gris posee una rotura frágil, es decir, no es

dúctil, por lo que no presenta deformaciones permanentes importantes

antes de llevarla a su tensión de rotura: no es tenaz. Al tener una alta

tensión de rotura, pero baja ductilidad, casi toda su curva de tensión

alargamiento presente muchas zonas en donde las tensiones son

proporcionales a las deformaciones: tiene mucha resiliencia, es decir,

capacidad de absorber trabajo en el período elástico o de

deformaciones no permanentes. El silicio promueve una buena

resistencia a la corrosión e incrementa la fluidez de la colada de

fundición, la fundición gris es considerada, generalmente, fácil de

soldar.

Comparada con otras aleaciones de hierro modernas, el hierro gris

tiene una baja resistencia a la tracción y ductibilidad; por lo tanto su

resistencia al impacto es casi inexistente.

Propiedades según la ASTM A48 para las clases de Fundiciones

Grises

Clase Resistencia a

la tracción [ksi]

Resistencia a

la compresión[ksi]

Modulo de tracción

(E) [106 psi]

20 22 33 10

30 31 109 14

40 57 140 18

60 62.5 187.5 21