El término hierro fundido, al igual que el término acero, identifica una gran familia de aleaciones ferrosas. Los hierros fundidos son aleaciones ferrosas multicomponentes. Contienen elementos principales (hierro, carbono, silicio), menores (0,01%).
El hierro fundido tiene un contenido de carbono y silicio más alto que el acero. Debido al mayor contenido de carbono, la estructura del hierro fundido, a diferencia de la del acero, exhibe una rica fase de carbono. Dependiendo principalmente de la composición, la velocidad de enfriamiento y el tratamiento de fusión, el hierro fundido puede solidificarse de acuerdo con el sistema Fe-Fe3C termodinámicamente metaestable o el sistema Fe-Gr estable.
Cuando se sigue el camino metaestable, la fase rica en carbono en la eutéctica es el carburo de hierro; cuando se sigue el camino de solidificación estable, la fase rica en carbono es grafito. En referencia únicamente al sistema binario Fe-Fe3C o Fe-Gr, el hierro fundido se puede definir como una aleación de hierro y carbono con más del 2% de C. Un aviso importante es que el silicio y otros elementos de aleación pueden cambiar considerablemente la solubilidad máxima del carbono en la austenita (g). Por lo tanto, en casos excepcionales, las aleaciones con menos de 2% de C pueden solidificarse con una estructura eutéctica y, por lo tanto, aún pertenecen a la familia del hierro fundido.
La formación de eutéctica estable o metaestable es una función de muchos factores, incluido el potencial de nucleación del líquido, la composición química y la velocidad de enfriamiento. Los dos primeros factores determinan el potencial de grafitización del hierro. Un alto potencial de grafitización dará lugar a hierros con grafito como fase rica en carbono, mientras que un bajo potencial de grafitización dará lugar a hierros con carburo de hierro.
Los dos tipos básicos de eutéctica-el grafito austenítico estable o el carburo de hierro austenítico metaestable (Fe3C) – tienen grandes diferencias en sus propiedades mecánicas, como resistencia, dureza, tenacidad y ductilidad. Por lo tanto, el alcance básico del procesamiento metalúrgico de hierro fundido es manipular el tipo, la cantidad y la morfología de la eutéctica para lograr las propiedades mecánicas deseadas.
Clasificación
Históricamente, la primera clasificación del hierro fundido se basó en su fractura. Se reconocieron inicialmente dos tipos de hierro:
- Hierro blanco: Presenta una superficie de fractura blanca y cristalina porque la fractura se produce a lo largo de las placas de carburo de hierro; es el resultado de la solidificación metaestable (Fe3C eutéctica)
- Hierro gris: Exhibe una superficie de fractura gris porque la fractura se produce a lo largo de las placas de grafito (escamas); es el resultado de la solidificación estable (Gr eutéctica).
Con el advenimiento de la metalografía, y a medida que aumentaba el cuerpo de conocimientos pertinentes al hierro fundido, se hicieron posibles otras clasificaciones basadas en características microestructurales:
- Forma de grafito: Grafito laminar (en escamas) (FG), grafito esferoidal (nodular) (SG), grafito compactado (vermicular) (CG) y grafito templado (TG); el grafito templado es el resultado de ? reacción de estado sólido (maleabilización.)
- Matriz: Ferrítica, perlítica, austenítica, martensítica, bainítica (austemperada).
Esta clasificación es rara vez utilizada por el fundador de pisos. La terminología más utilizada es la comercial. Una primera división se puede hacer en dos categorías:
- Hierro fundido común: Para aplicaciones de uso general, son sin aleación o de baja aleación
- Hierro fundido especial: Para aplicaciones especiales, generalmente de alta aleación.
En la Fig. 2.
Los hierros fundidos especiales difieren de los hierros fundidos comunes principalmente en el mayor contenido de elementos de aleación (>3%), que promueven microestructuras que tienen propiedades especiales para aplicaciones de temperatura elevada, resistencia a la corrosión y resistencia al desgaste. En la Fig. 1.
Fig. 1. Clasificación de hierro fundido especial de alta aleación
Fig.2. Microestructuras básicas y procesamiento para la obtención de planchas coladas comerciales comunes