Fundición gris frente a fundición dúctil: microestructura, propiedades y guía de selección

Fundición gris frente a fundición dúctil: principales diferencias y cómo elegir

A la hora de adquirir componentes de hierro fundido, la primera pregunta que suelen hacerse los ingenieros y compradores es:
¿Debemos optar por la fundición gris o la fundición dúctil?

A primera vista, puede parecer que la respuesta depende del presupuesto o de la resistencia requerida. Pero en realidad, la elección correcta depende del funcionamiento de la pieza: el tipo de carga, el entorno de vibración, el acabado superficial necesario, etc.

Este artículo ofrece un desglose práctico de las diferencias entre la fundición gris y la dúctil en cuanto a estructura, rendimiento y coste. Respaldado por conocimientos de ingeniería y aplicaciones reales, le ayudará a elegir el material más fiable para su proyecto.

Estructura del grafito: La raíz de las diferencias de rendimiento

Tanto la fundición gris como la dúctil son fundiciones de grafito, pero la forma de ese grafito lo define todo.

• Hierro gris contiene grafito en forma de escamas, que fractura la matriz metálica y reduce la resistencia a la tracción. Estas escamas actúan como pequeñas grietas, malas para la resistencia, pero excelentes para absorber las vibraciones y romper las virutas durante el mecanizado.
• Hierro dúctil transforma el grafito en nódulos esferoidales. Estas inclusiones redondas mantienen la continuidad de la matriz, lo que permite una resistencia a la tracción mucho mayor, mejor alargamiento y resistencia al impacto. Esta ventaja estructural hace que la fundición dúctil sea adecuada para piezas sometidas a grandes esfuerzos mecánicos o cargas dinámicas.

En términos sencillos:
Las escamas rompen la tensión → los nódulos cargan la tensión.

Comportamiento mecánico: Fuerza, alargamiento y resistencia al impacto

Las propiedades mecánicas de los componentes de hierro fundido definen su comportamiento bajo carga. Estas son las diferencias entre la fundición gris y la dúctil en los aspectos más importantes:

Propiedad	Hierro gris	Hierro dúctil
Forma de grafito	Grafito en escamas	Grafito esferoidal
Resistencia a la tracción	150-400 MPa	400-700 MPa
Límite elástico	No definido (frágil)	250-500 MPa
Alargamiento a la rotura	< 1%	10-18%
Resistencia a los impactos	Muy bajo (sensible a la muesca)	Alta (incluso a bajas temperaturas)

• Hierro gris se comporta como una cerámica: fuerte bajo compresión, pero propensa a agrietarse bajo tensión o choque.
• Hierro dúctil se comporta como un acero dulce: dúctil, resistente y mucho menos propenso a fallar sin previo aviso.

Si su pieza puede sufrir cargas dinámicas o irregulares, la fundición dúctil es la opción de ingeniería más segura.

Amortiguación de vibraciones y comportamiento acústico

Un área en la que destaca la fundición gris es la amortiguación de vibraciones. La estructura de grafito en escamas interrumpe las ondas sonoras y de vibración, disipando la energía internamente. Esto hace que el hierro gris sea ideal para:

• Bases de máquinas herramienta
• Carcasas de motores eléctricos
• Bloques de bombas y compresores

En estos casos, el rendimiento no depende de la resistencia, sino de la estabilidad. Los componentes que vibran o resuenan pueden provocar imprecisiones dimensionales, ruido y fatiga.

Hierro dúctilaunque es más resistente, ofrece menos amortiguación. Su grafito nodular transmite la energía vibratoria más directamente, lo que puede requerir medidas secundarias de control de las vibraciones en aplicaciones de alta precisión.

Fundibilidad, maquinabilidad y consideraciones relativas a la fundición

Desde el punto de vista de la fabricación, la fundición gris es el material más indulgente. Su mayor fluidez le permite llenar moldes complejos de paredes finas con menos defectos. También es menos sensible a las variaciones de la velocidad de enfriamiento.

El mecanizado de hierro gris también es más fácil:

• El grafito en escamas actúa como rompevirutas y lubricante incorporado.
• La vida útil de la herramienta es mayor, especialmente en operaciones de mecanizado a alta velocidad.
• El acabado superficial suele ser excelente.

La fundición dúctil se funde razonablemente bien, pero puede requerir un diseño más robusto de la canaleta y el tubo ascendente. Su mayor dureza y estructura nodular aumentan el desgaste de la herramienta y la resistencia al corte, aunque estos efectos pueden minimizarse con herramientas y avances adecuados.

Si su pieza requiere un mecanizado exhaustivo o tiene una geometría compleja, la fundición gris puede ofrecer costes de producción más bajos.

Consideraciones económicas

En los proyectos de fundición, el coste rara vez tiene que ver sólo con el precio del material, sino con el coste total por pieza acabada.

Hierro gris tiene claras ventajas de coste:

• Menor coste de las materias primas
• No necesita aditivos de nodularización (por ejemplo, magnesio)
• Se requiere menos control del proceso durante la fundición
• Mecanizado más rápido y económico

Hierro dúctil introduce pasos adicionales:

• Tratamiento de la formación de grafito esferoidal
• Más variables de proceso que controlar (temperatura, momento de la inoculación)
• Una mayor dureza aumenta el tiempo de mecanizado y el desgaste de la herramienta

Para piezas de gran volumen con presupuestos ajustados, la fundición gris puede reducir los costes entre un 15 y un 25%, dependiendo de la complejidad. Pero si una pieza de hierro gris falla por fatiga o choque, ese ahorro inicial desaparece rápidamente.

Ejemplo real: Caja de cambios en vehículos todoterreno alemanes

Uno de nuestros clientes europeos, un fabricante de maquinaria todoterreno de Alemania, eligió inicialmente la fundición gris para los componentes de las carcasas de sus engranajes. Sin embargo, la exposición repetida a vibraciones de torsión e impactos de cargas repentinas provocó un agrietamiento prematuro.

Después de cambiar a Fundición dúctil EN-GJS-500-7la vida útil del componente aumentó en más de 40%con sólo un 12% aumento de los costes de producción. Esta mejora redujo significativamente las reclamaciones de garantía, aumentó la fiabilidad operativa y, en última instancia, redujo el coste total de propiedad.

En aplicaciones críticas, el mayor coste de material de la fundición dúctil suele compensarse con la longevidad del rendimiento y el margen de seguridad.

Guía de selección basada en aplicaciones

La mejor manera de decidir entre fundición gris y dúctil es empezar por la función, no por la preferencia de material.

Tipo de aplicación	Material recomendado	Razón
Bastidores de máquinas, carcasas de motores	Hierro gris	Alta amortiguación, carga estática
Cuerpos de bomba, discos de freno	Hierro gris	Colabilidad, resistencia al desgaste
Válvulas hidráulicas, carcasas de engranajes	Hierro dúctil	Presión, carga de impacto
Brazos de suspensión, accesorios de tubería	Hierro dúctil	Uso de alta tensión y seguridad crítica
Sección grande o geometría irregular	Hierro dúctil	Mejor cohesión estructural

¿Aún no está seguro? He aquí una regla general:

• Si se mueve, golpea o soporta carga → elige dúctil.
• Si se queda quieto, vibra o necesita mecanizado → elige gris.

Nuestras capacidades en la producción de hierro fundido

Fabricamos piezas de fundición de hierro gris y dúctil con arreglo a normas internacionales, centrándonos en los clientes industriales europeos.

Materiales ofrecidos:

• Fundición gris: EN-GJL-150 a EN-GJL-300
• Fundición dúctil: EN-GJS-400-15, EN-GJS-500-7, EN-GJS-600-3

Servicios:

• Simulación de colada y revisión del diseño
• Verificación de microestructuras y ensayos mecánicos
• Mecanizado CNC y acabado de superficies
• Documentación (EN10204 3.1, PPAP, informes dimensionales)

Apoyamos proyectos desde el prototipo hasta la producción, con embalajes listos para la exportación y asistencia a clientes de la UE y el Reino Unido. Tanto si necesita 10 piezas como 10.000, nuestro equipo le ofrece coherencia y confianza técnica.

Conclusiones: El ajuste del material es un seguro de rendimiento

Tanto la fundición gris como la dúctil ofrecen ventajas únicas. La clave está en adaptar las propiedades del material a las exigencias funcionales.

• La fundición gris es la mejor opción en cuanto a vibración, rentabilidad y facilidad de mecanizado.
• La fundición dúctil triunfa allí donde la resistencia, la ductilidad y el comportamiento dinámico son esenciales.

Elegir la calidad adecuada no sólo afecta al rendimiento de la pieza, sino que protege su reputación, sus plazos y su presupuesto.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué tipo de fundición es mejor para los discos de freno?
La fundición gris suele preferirse por su excelente resistencia al desgaste y sus características de amortiguación de las vibraciones.

P2: ¿Puede utilizarse la fundición dúctil para piezas que soportan presión?
Sí. La estructura de grafito esferoidal de la fundición dúctil le confiere la resistencia y el alargamiento necesarios para aplicaciones con cargas presurizadas y dinámicas, como válvulas hidráulicas y brazos de suspensión.

P3: ¿Es la fundición gris más fácil de mecanizar que la fundición dúctil?
Sí. El grafito en escamas de la fundición gris actúa como rompevirutas y lubricante natural, lo que facilita y hace más económico el mecanizado.

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