El hierro fundido y el acero fundido son dos materiales fundamentales e importantes en la industria de la fundición. Aunque ambos tienen el hierro como componente principal, presentan diferencias significativas en sus propiedades físicas y aplicaciones finales debido a variaciones en su contenido de carbono y procesos de fabricación. Comprender estas diferencias es crucial para seleccionar el material adecuado para cualquier proyecto de ingeniería.

¿Qué son el hierro fundido y el acero fundido?

Hierro fundido es una aleación de hierro y carbono con un contenido de carbono que suele oscilar entre el 2,11% a 4,0%. Su alto contenido en carbono le confiere una excelente colabilidad, que le permite fundirse a baja temperatura y fluir fácilmente en moldes complejos. Las ventajas del hierro fundido son su gran resistencia a la compresión y su buena amortiguación de las vibraciones, pero sus inconvenientes son su escasa tenacidad y ductilidad, que lo hacen propenso a la rotura frágil.

Acero fundido es una aleación de hierro y carbono con un contenido de carbono que suele oscilar entre el 0,05% a 2,11%. Comparado con el hierro fundido, su menor contenido en carbono le confiere mayor tenacidad, ductilidad y resistencia al impacto. El acero fundido tiene un punto de fusión más alto y un proceso de fundición más complejo, pero sus propiedades mecánicas generales son muy superiores a las del hierro fundido.

Principales tipos de hierro fundido

La fundición puede clasificarse en varios tipos en función de la morfología del grafito en su microestructura, y cada tipo ofrece propiedades únicas:

• Fundición gris: El grafito se presenta en forma de escamas. Tiene poca tenacidad pero una excelente amortiguación de vibraciones y maquinabilidad. Se suele utilizar en bancadas de máquinas y bloques de motores.
• Hierro dúctil: El grafito se presenta en forma de esferas o nódulos. Esto aumenta considerablemente su tenacidad y resistencia, lo que lo convierte en uno de los tipos de fundición más utilizados para piezas de automoción y tuberías.
• Hierro maleable: Producido por tratamiento térmico de la fundición blanca, su grafito tiene forma de grumos irregulares. Tiene buena tenacidad y plasticidad, y suele utilizarse para accesorios de tubería y maquinaria agrícola.
• Hierro grafitado compactado: El grafito tiene forma vermicular o de gusano, lo que le confiere propiedades híbridas entre la fundición gris y la dúctil. Combina una excelente amortiguación de las vibraciones con una gran resistencia, y suele utilizarse para bloques de motores diésel y colectores de escape.

Principales tipos de acero moldeado

El acero moldeado también puede clasificarse en distintos tipos en función de su contenido de aleación y sus propiedades:

• Fundición de acero al carbono: Los principales componentes son el hierro y el carbono. Se utiliza para fabricar piezas que requieren gran resistencia y tenacidad.
• Fundición de acero de baja aleación: Contiene pequeñas cantidades de elementos de aleación como manganeso, cromo y molibdeno para mejorar aún más la solidez y la resistencia al desgaste. Es adecuado para maquinaria pesada y componentes estructurales.
• Fundición de acero de alta aleación: Contiene un alto porcentaje de elementos de aleación que le confieren una gran resistencia a la corrosión, al calor y al desgaste. Se utiliza a menudo en las industrias química, energética y aeroespacial.
• Fundición de acero martensítico: Alcanza una gran dureza y resistencia mediante tratamiento térmico, pero es poco soldable. Se suele utilizar para piezas de turbinas hidráulicas.
• Fundición de acero austenítico: Ofrece una excelente resistencia a la corrosión y al calor, y es amagnético, lo que lo convierte en la opción ideal para equipos químicos y componentes criogénicos.
• Fundición de acero endurecido por precipitación: Consigue una resistencia y una tenacidad extremadamente altas mediante un tratamiento térmico especial, y se utiliza a menudo en la industria aeroespacial.

Comparación del rendimiento del núcleo

Métrica de rendimiento	Hierro fundido	Acero fundido
Dureza y resistencia al impacto	Pobre	Excelente
Resistencia a la compresión	Excelente	Excelente
Colabilidad	Excelente (para piezas complejas)	Buena (alta contracción, propensa a defectos)
Soldabilidad	Pobre	Excelente
Maquinabilidad	Bien	Pobre
Coste	Baja	Más alto

Dureza y resistencia al impacto

Esta es la diferencia más significativa entre el hierro fundido y el acero fundido. Acero fundidocon su bajo contenido en carbono y su microestructura uniforme, posee una tenacidad excepcional que le permite soportar fuertes impactos y cargas dinámicas. Hierro fundidodebido a su estructura interna de grafito, tiene poca tenacidad y es propenso a la fractura frágil en caso de impacto severo.

Resistencia a la compresión

En este sentido, hierro fundido sobresale. Puede soportar cargas de compresión estáticas extremadamente altas, lo que lo convierte en un material ideal para soportar estructuras pesadas. Acero fundido también tiene una excelente resistencia a la compresión, pero suele ser algo menos eficaz que el hierro fundido con el mismo peso.

Colabilidad

Hierro fundidocon su alto contenido en carbono, tiene una excelente fluidez, lo que permite moldearlo fácilmente en piezas con detalles intrincados y canales internos, lo que reduce significativamente los costes de fabricación. Acero fundido tiene un punto de fusión más alto y una mayor contracción, por lo que es más propenso a defectos como la porosidad por contracción durante la colada, lo que requiere un control más estricto del proceso.

Soldabilidad

Acero fundido tiene una excelente soldabilidad, lo que facilita su soldadura, montaje y reparación. Por el contrario, hierro fundido tiene muy poca soldabilidad y es susceptible de agrietarse por la tensión térmica durante la soldadura, lo que dificulta las reparaciones.

Maquinabilidad

Debido al efecto autolubricante de su grafito interno, hierro fundido tiene buena maquinabilidad y es fácil de trabajar. Acero fundido es relativamente más difícil de mecanizar y requiere herramientas más duras.

Coste

Debido a las diferencias en las materias primas y los procesos de fabricación, el coste de producción de hierro fundido suele ser inferior a la de acero moldeado. Por lo tanto, el hierro fundido puede ser una opción más económica cuando se cumplen los requisitos de rendimiento.

Escenarios típicos de aplicación

Debido a sus diferentes propiedades, estos dos materiales se utilizan en campos distintos:

Aplicaciones de la fundición

Se utilizan principalmente en situaciones que requieren una alta resistencia a la compresión y amortiguación de vibraciones, pero que no están sometidas a fuertes impactos. Los productos típicos incluyen bases de máquinas, bloques de motores, bastidores de maquinaria pesada, tapas de alcantarillas, tuberías de agua y cuerpos de válvulas.

Aplicaciones del acero moldeado

A menudo se utiliza para componentes críticos que requieren alta tenacidad, resistencia al impacto y soldabilidad. Productos típicos dientes de cuchara de excavadora, ganchos de grúa, cubos de aerogeneradores, componentes de puentes y recipientes a presión.

Conclusión

En pocas palabras, si necesita un componente que pueda soportar una gran carga estática pero que no vaya a estar sometido a fuertes impactos, hierro fundido puede ser una opción más rentable. Sin embargo, si necesita una pieza que resista impactos, tensiones y esfuerzos extremos, acero moldeado es insustituible. Elegir el material adecuado es crucial para garantizar el éxito y la seguridad de su proyecto.

¿Está listo para elegir el material adecuado para su proyecto? Contacte hoy mismo con nuestro equipo de expertos para una consulta y un presupuesto gratuitos. Estamos aquí para ayudarle a hacer realidad su visión.