Hierro dúctil

Fundición dúctil, también conocida como fundición dúctil, fundición nodular, hierro de grafito esferoidal, hierro fundido con grafito esferoidal y hierro SG, es un tipo de hierro fundido rico en grafito descubierto en 1943 por Keith Millis. Si bien la mayoría de las variedades de hierro fundido son débiles en tensión y frágiles, el hierro dúctil tiene mucha más resistencia al impacto y a la fatiga, debido a sus inclusiones de grafito nodular.

El 25 de octubre de 1949, Keith Dwight Millis, Albert Paul Gagnebin y Norman Boden Pilling recibieron la patente estadounidense 2.485.760 sobre una aleación ferrosa fundida para la producción de hierro dúctil mediante tratamiento con magnesio. Augustus F. Meehan recibió una patente en enero de 1931 para inocular hierro con siliciuro de calcio para producir hierro dúctil, posteriormente autorizado como Meehanita, todavía producido en 2017.

Metalurgia

El hierro dúctil no es un material único, sino parte de un grupo de materiales que pueden producirse con una amplia gama de propiedades mediante el control de su microestructura. La característica definitoria común de este grupo de materiales es la forma del grafito. En los hierros dúctiles, el grafito se presenta en forma de nódulos en lugar de escamas como en el hierro gris. Mientras que las escamas afiladas de grafito crean puntos de concentración de tensiones dentro de la matriz metálica, los nódulos redondeados inhiben la creación de grietas, proporcionando así la ductilidad mejorada que da nombre a la aleación. La formación de nódulos se logra añadiendo elementos nodulizantes, más comúnmente magnesio (el magnesio hierve a 2012 °F y el hierro se funde a 2732 °F y, ahora con menos frecuencia, cerio (generalmente en forma de mischmetal). También se ha utilizado telurio. El itrio, a menudo un componente del mischmetal, también se ha estudiado como posible nodulizador.

hierro dúctil austemperado (ADI; es decir, austenita templado) se descubrió en la década de 1950, pero se comercializó y alcanzó el éxito sólo algunos años después. En ADI, la estructura metalúrgica se manipula mediante un sofisticado proceso de tratamiento térmico.

Composición

Se pueden agregar elementos como cobre o estaño para aumentar el límite elástico y la tracción y, al mismo tiempo, reducir la ductilidad. Se puede lograr una mejor resistencia a la corrosión reemplazando entre el 15% y el 30% del hierro de la aleación con cantidades variables de níquel, cobre o cromo. Otras composiciones de hierro dúctil suelen tener también una pequeña cantidad de azufre.

El silicio como elemento de formación de grafito se puede sustituir parcialmente por aluminio para proporcionar una mejor protección contra la oxidación.

Aplicaciones

Gran parte de la producción anual de hierro dúctil se produce en forma de tuberías de hierro dúctil, que se utilizan para tuberías de agua y alcantarillado. Compite con materiales poliméricos como PVC, HDPE, LDPE y polipropileno, todos ellos mucho más ligeros que el acero o el hierro dúctil; al ser más suaves y débiles, estos requieren protección contra daños físicos.

El hierro dúctil es específicamente útil en muchos componentes automotrices, donde la resistencia debe superar la del aluminio pero no necesariamente se requiere acero. Otras aplicaciones industriales importantes incluyen camiones diésel todo terreno, camiones clase 8, tractores agrícolas y bombas para pozos petroleros. En la industria de la energía eólica, el hierro dúctil se utiliza para bujes y piezas estructurales como bastidores de máquinas. El hierro dúctil es adecuado para formas grandes y complejas y cargas elevadas (de fatiga).

El hierro dúctil se utiliza en muchas arpas de piano de cola (las placas de hierro a las que se unen las cuerdas de piano de alta tensión).

El hierro dúctil se utiliza para prensas. Anteriormente, se utilizaba comúnmente hierro fundido o acero normal. Las propiedades del hierro dúctil lo convierten en una mejora significativa en resistencia y durabilidad respecto al hierro fundido sin tener que utilizar acero, que es más caro.