El hierro fundido: estructura e importancia

El hierro fundido ha sido durante mucho tiempo un pilar de la fabricación industrial. Pero, ¿por qué sigue siendo importante en la era de las aleaciones avanzadas y los materiales compuestos? Desde la antigua metalurgia china hasta los núcleos motrices de la maquinaria moderna, el hierro fundido ha demostrado constantemente su valor, ofreciendo un raro equilibrio entre moldeabilidad, resistencia, amortiguación de vibraciones y asequibilidad.

Técnicamente, el hierro fundido se refiere a las aleaciones de hierro-carbono que contienen más de 2% de carbono, normalmente entre 2,5% y 4%. Lo que distingue a la fundición es que su estructura interna puede modificarse mediante la forma del grafito, la velocidad de enfriamiento y pequeñas aleaciones. Este control permite a los ingenieros ajustar características mecánicas como la dureza, la resistencia o la estabilidad térmica para satisfacer los casos de uso más exigentes.

Tipos de fundición

1. Hierro fundido gris

Conocida por sus escamas de grafito, la fundición gris es el caballo de batalla de la industria. Es excelente para amortiguar las vibraciones, fácil de mecanizar y asequible, perfecto para bloques de motor, tambores de freno, carcasas y bases de máquinas.

2. Fundición dúctil (fundición nodular)

Con sus nódulos redondos de grafito, la fundición dúctil ofrece una fuerza y una resistencia al impacto que no se encuentran en la fundición gris. Es ideal para piezas de suspensión, cuerpos de válvulas hidráulicas, cigüeñales y soportes de engranajes.

3. Hierro fundido blanco

La fundición blanca forma carburos duros en lugar de grafito, lo que le confiere una resistencia extrema al desgaste pero muy poca ductilidad. Es habitual en minería, cemento y piezas abrasivas como camisas y componentes de bombas.

4. Hierro maleable

La fundición blanca tratada térmicamente se vuelve maleable, más dura y fácil de trabajar. Aunque ahora se suele sustituir por la fundición dúctil, se sigue utilizando en accesorios eléctricos y pequeños herrajes.

5. Hierro grafitado compactado (CGI)

A medio camino entre la fundición gris y la dúctil, la CGI tiene mayor resistencia a la fatiga que la fundición gris. Se utiliza en bloques de motores diésel y colectores de escape de alto rendimiento.

Cuadro comparativo

Tipo	Rasgos clave	Casos de uso común
Fundición gris	Amortiguación, maquinabilidad	Bloques de motor, cárteres
Hierro dúctil	Resistencia, ductilidad	Cigüeñales, soportes de engranajes
Hierro fundido blanco	Dureza extrema, quebradizo	Revestimientos, componentes de cementeras
Hierro maleable	Resistente, con tratamiento térmico	Accesorios eléctricos, piezas pequeñas
CGI	Resistencia a la fatiga, flexión media	Motores diesel, colectores de escape

Propiedades mecánicas

• Resistencia a la compresión: Alta resistencia a la carga estática, ideal para bases y marcos.
• Resistencia a la tracción y al impacto: La fundición dúctil va en cabeza; la gris y la blanca van a la zaga.
• Dureza: El hierro blanco es extremadamente duro y resistente al desgaste.
• Amortiguación de vibraciones: La fundición gris destaca por su estructura de escamas de grafito.
• Estabilidad térmica: La buena conductividad y la baja dilatación térmica ayudan en frenos y colectores.
• Maquinabilidad: El hierro gris es el más fácil de cortar; el blanco, el más duro.

Resumen de fabricación

La mayoría de las piezas de fundición se fabrican mediante moldeo en arena. Para geometrías más complejas se utilizan métodos alternativos como el moldeo en coquilla o la fundición centrífuga. Los pasos clave de la producción incluyen:

• Patronaje y preparación de moldes
• Fusión (hornos de inducción o de cubilote)
• Vertido en moldes
• Refrigeración controlada
• Limpieza y tratamiento térmico
• Mecanizado e inspección

Aplicaciones industriales

 

• Automoción: Bloques de motor, rotores de freno, componentes de dirección
• Maquinaria industrial: Carcasas de engranajes, bancadas de máquinas herramienta, compresores
• Sistemas de agua: Tuberías de hierro dúctil y accesorios municipales
• Minería y energía: Hierro blanco utilizado en entornos de alto desgaste
• Infraestructura: Tapas de alcantarilla, soportes de puentes, bases de fundición

Ventajas

✅ Se funde en formas complejas
✅ Excelente amortiguación de las vibraciones
✅ Rentabilidad para piezas grandes
✅ Alta resistencia al desgaste y a la compresión.

Limitaciones

❌ Frágil en algunas formas
❌ Peso pesado
❌ Difícil de soldar

Consejos de diseño

• Mantener un espesor de pared uniforme
• Añadir filetes en lugar de esquinas afiladas
• Utilizar ángulos de desmoldeo
• Incluir el margen de mecanizado
• Planifique con antelación la ventilación y la colocación del núcleo

Instantánea de las normas

• ASTM: A48 (Gris), A536 (Dúctil), A532 (Blanco), A47 (Maleable)
• ES/DIN: EN-GJL, EN-GJS
• ISO: ISO 185, ISO 1083
• China GB: GB/T 9439, 1348, 8263

Preguntas más frecuentes (FAQ)

P: ¿Se puede soldar el hierro fundido?
R: Generalmente no, la mayoría de los grados son difíciles de soldar debido a su fragilidad y al riesgo de agrietamiento.

P: ¿Cuál es la diferencia entre fundición dúctil y fundición gris?
R: La fundición dúctil tiene estructuras esféricas de grafito que aumentan la resistencia; la fundición gris contiene grafito en escamas que contribuye a la amortiguación.

P: ¿Se sigue utilizando el hierro fundido en las industrias modernas?
R: Por supuesto. El hierro fundido sigue siendo vital en los sectores de la automoción, las infraestructuras municipales y la maquinaria pesada.

El hierro fundido sigue desempeñando un papel fundamental en la fabricación gracias a su excelente equilibrio entre moldeabilidad, rendimiento mecánico y rentabilidad. Con sus diversas calidades y aplicaciones, sigue siendo un material fiable para ingenieros y diseñadores de productos de muchos sectores.

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