Hierro forjado

Varios ejemplos de hierro forjado

El hierro forjado es una aleación de hierro con un contenido de carbono muy bajo (inferior al 0,08%) en contraste con el hierro fundido (2,1% a 4%). Es una masa semifundida de hierro con inclusiones de escoria fibrosa (hasta un 2% en peso), que le dan un "grano" similar a la madera. que es visible cuando está grabado, oxidado o doblado hasta fallar. El hierro forjado es tenaz, maleable, dúctil, resistente a la corrosión y fácil de soldar por forja, pero es más difícil de soldar eléctricamente.

Antes del desarrollo de métodos efectivos de fabricación de acero y la disponibilidad de grandes cantidades de acero, el hierro forjado era la forma más común de hierro maleable. Se le dio el nombre de forjado porque se martillaba, se laminaba o se trabajaba de otro modo mientras estaba lo suficientemente caliente como para expulsar la escoria fundida. El equivalente funcional moderno del hierro forjado es el acero dulce, también llamado acero con bajo contenido de carbono. Ni el hierro forjado ni el acero dulce contienen suficiente carbono para ser endurecidos por calentamiento y enfriamiento.

El hierro forjado es muy refinado, con una pequeña cantidad de escoria de silicato forjada en fibras. Comprende alrededor del 99,4% de hierro en masa. La presencia de escoria puede ser beneficiosa para las operaciones de herrería, como la soldadura de forja, ya que las inclusiones de silicato actúan como fundente y dan al material su estructura fibrosa única. Los filamentos de silicato en la escoria también protegen el hierro de la corrosión y disminuyen el efecto de fatiga causado por golpes y vibraciones.

Históricamente, una modesta cantidad de hierro forjado se refinaba en acero, que se usaba principalmente para fabricar espadas, cuchillería, cinceles, hachas y otras herramientas afiladas, así como resortes y limas. La demanda de hierro forjado alcanzó su punto máximo en la década de 1860, con una gran demanda para buques de guerra acorazados y uso ferroviario. Sin embargo, a medida que propiedades como la fragilidad del acero dulce mejoraron con una mejor metalurgia ferrosa y que el acero se hizo menos costoso gracias al proceso Bessemer y al proceso Siemens-Martin, el uso de hierro forjado disminuyó.

Muchos artículos, antes de que llegaran a estar hechos de acero dulce, se fabricaban con hierro forjado, incluidos remaches, clavos, alambre, cadenas, rieles, acoplamientos ferroviarios, tuberías de agua y vapor, tuercas, pernos, herraduras, pasamanos, vagones llantas, correas para vigas de madera para techos y herrajes ornamentales, entre muchas otras cosas.

El hierro forjado ya no se produce a escala comercial. Muchos productos descritos como hierro forjado, como barandas, muebles de jardín y puertas, están hechos de acero dulce. Conservan esa descripción porque están hechos para parecerse a objetos que en el pasado fueron forjados (trabajados) a mano por un herrero (aunque muchos objetos decorativos de hierro, incluidas cercas y puertas, a menudo fueron fundidos en lugar de forjados).

Terminología

La palabra "forjado" es un participio pasado arcaico del verbo "trabajar", por lo que "hierro forjado" literalmente significa "hierro trabajado". El hierro forjado es un término general para el producto, pero también se usa más específicamente para productos de hierro terminados, fabricados por un herrero. Se usó en ese sentido más estricto en los registros de la Aduana británica, dicho hierro manufacturado estaba sujeto a una tasa de impuestos más alta que la que podría llamarse "en bruto" hierro. El hierro fundido, a diferencia del hierro forjado, es frágil y no se puede trabajar ni en caliente ni en frío. El hierro fundido puede romperse si se golpea con un martillo.

En los siglos XVII, XVIII y XIX, el hierro forjado recibió una amplia variedad de términos según su forma, origen o calidad.

Mientras que el proceso de floración producía hierro forjado directamente a partir del mineral, el hierro fundido o el arrabio eran los materiales de partida utilizados en la fragua fina y el horno de charcos. El arrabio y el hierro fundido tienen un mayor contenido de carbono que el hierro forjado, pero tienen un punto de fusión más bajo que el hierro o el acero. El hierro fundido y especialmente el arrabio tienen un exceso de escoria que debe eliminarse al menos parcialmente para producir hierro forjado de calidad. En las fundiciones, era común mezclar chatarra de hierro forjado con hierro fundido para mejorar las propiedades físicas de las piezas fundidas.

Durante varios años después de la introducción de Bessemer y el acero de hogar abierto, hubo diferentes opiniones sobre qué diferenciaba al hierro del acero; algunos creían que era la composición química y otros que era si el hierro se calentaba lo suficiente como para derretirse y 'fusionarse'. Finalmente, la fusión se aceptó generalmente como relativamente más importante que la composición por debajo de una concentración baja de carbono determinada. Otra diferencia es que el acero se puede endurecer mediante tratamiento térmico.

Históricamente, el hierro forjado se conocía como "hierro comercialmente puro"; sin embargo, ya no califica porque los estándares actuales para el hierro comercialmente puro requieren un contenido de carbono de menos del 0,008% en peso.

Tipos y formas

El hierro en barra es un término genérico que a veces se usa para distinguirlo del hierro fundido. Es el equivalente a un lingote de metal fundido, en una forma conveniente para el manejo, almacenamiento, envío y procesamiento posterior en un producto terminado.

Las barras eran el producto habitual de la forja fina, pero no necesariamente hechas por ese proceso.

• Hierro de varilla cortada de hierro de barra plana en un molino de deslizamiento proporcionó la materia prima para clavos y clavos.
• Hierro de aro—apropiado para los aros de los barriles, hecho por el paso de hierro de varilla a través de moldes rodantes.
• plancha de planchar: hojas adecuadas para su uso como placa de caldera.
• Blackplate – hojas, quizás más delgadas que el hierro de la plancha, desde la fase de rodadura negra de la producción de tinplate.
• Voyage iron—narrow flat bar iron, made or cut into bars of a particular weight, a goods for sale in Africa for the Atlantic slave trade. El número de barras por tonelada aumentó gradualmente de 70 por tonelada en los años 1660 a 75–80 por tonelada en 1685 y "cerca de 92 a la tonelada" en 1731.

Origen

• El hierro carbónico —hasta finales del siglo XVIII, el hierro forjado fue fundido de mineral usando carbón vegetal, por el proceso de floración. El hierro forjado también fue producido a partir de hierro porcino usando una forja fina o en un corazón de Lancashire. El metal resultante era muy variable, tanto en química como en el contenido de slag.
• Hierro picado: el proceso de pudrición fue el primer proceso a gran escala para producir hierro forjado. En el proceso de puddling, el hierro cerdo se refina en un horno reverberatorio para evitar la contaminación del hierro del azufre en el carbón o la coca. El hierro fundido se mueve manualmente, exponiendo el hierro al oxígeno atmosférico, que decarbura el hierro. A medida que el hierro se revuelva, los globs de hierro forjado se recogen en bolas por la barra de agitación (arrobo o varilla) y aquellos son periódicamente removidos por el puddler. Puddling fue patentado en 1784 y fue ampliamente utilizado después de 1800. Para 1876, la producción anual de hierro en el Reino Unido fue de más de 4 millones de toneladas. Alrededor de ese tiempo, el horno de corazón abierto fue capaz de producir acero de calidad adecuada para propósitos estructurales, y la producción de hierro forjado entró en declive.
• Hierro de Oregrounds -un grado particularmente puro de hierro de bar hecho en última instancia de mineral de hierro de la mina Dannemora en Suecia. Su uso más importante fue como la materia prima para el proceso de cementación de la fabricación de acero.
• Danks iron —originally iron imported to Great Britain from Gdańsk, but in the 18th century more probably the kind of iron (from eastern Sweden) that once came from Gdańsk.
• Hierro forestal: hierro del bosque inglés de Dean, donde el mineral de haematite permitió la producción de hierro duro.
• Lukes iron — hierro importado de Liège, cuyo nombre holandés es "Luik".
• Hierro de amejas o hierro: otra variedad de hierro importado a Inglaterra desde el norte de Europa. Su origen se ha sugerido ser Amiens, pero parece haber sido importado de Flandes en el siglo XV y Holanda más tarde, sugiriendo un origen en el valle del Rin. Sus orígenes siguen siendo controvertidos.
• Plantilla de hierro o hierro de Boutall, de Bytów (Pomerania Polaca) o Bytom (Silesia Polaca).
• Sable iron (o Old Sable) - hierro que lleva la marca (una sable) de la familia Demidov de los maestros de hierro ruso, una de las mejores marcas de hierro ruso.

Calidad

Tough iron

También deletreado "tuf", no es frágil y es lo suficientemente fuerte para ser utilizado para herramientas.

Plancha de hierro

Hecho usando una mezcla de diferentes tipos de hierro de cerdo.

Mejor hierro

Hierro puso a través de varias etapas de tubería y rodaje para llegar a la etapa considerada (en el siglo XIX) como la mejor calidad.

Marcado hierro bar

Hecho por miembros del Colegio de Abogados Marcados y marcado con la marca del fabricante como signo de su calidad.

Defectos

El hierro forjado es una forma de hierro comercial que contiene menos del 0,10 % de carbono, menos del 0,25 % de impurezas totales de azufre, fósforo, silicio y manganeso, y menos del 2 % de escoria en peso.

El hierro forjado es redshort o hot short si contiene azufre en exceso. Tiene suficiente tenacidad cuando está frío, pero se agrieta cuando se dobla o se termina al rojo vivo. El hierro corto caliente se consideraba no comercializable.

El fósforo no es necesariamente perjudicial para el hierro. Los herreros del antiguo Cercano Oriente no añadían cal a sus hornos. La ausencia de óxido de calcio en la escoria y el uso deliberado de madera con alto contenido de fósforo durante la fundición induce un mayor contenido de fósforo (típicamente <0,3%) que en el hierro moderno (<0,02–0,03%). El análisis del Pilar de Hierro de Delhi da 0,11% en el hierro. La escoria incluida en el hierro forjado también imparte resistencia a la corrosión.

La presencia de fósforo (sin carbono) produce un hierro dúctil apto para el trefilado de cuerdas de piano.

Historia

Mundo occidental

El proceso de fusión de mineral de hierro fundido para hacer hierro forjado de hierro de cerdo, ilustrado en el Tiangong Kaiwu enciclopedia de Song Yingxing, publicada en 1637.

El hierro forjado se ha utilizado durante muchos siglos y es el "hierro" a lo que se hace referencia a lo largo de la historia occidental. La otra forma de hierro, el hierro fundido, estuvo en uso en China desde la antigüedad, pero no se introdujo en Europa Occidental hasta el siglo XV; incluso entonces, debido a su fragilidad, solo podría usarse para un número limitado de propósitos. A lo largo de gran parte de la Edad Media, el hierro se producía mediante la reducción directa del mineral en florerías operadas manualmente, aunque la energía hidráulica había comenzado a emplearse en 1104.

La materia prima producida por todos los procesos indirectos es el arrabio. Tiene un alto contenido de carbono y, como consecuencia, es quebradizo y no se puede utilizar para fabricar hardware. El proceso osmond fue el primero de los procesos indirectos, desarrollado en 1203, pero la producción de bloomery continuó en muchos lugares. El proceso dependía del desarrollo del alto horno, del cual se han descubierto ejemplos medievales en Lapphyttan, Suecia y Alemania.

Los procesos bloomery y osmond fueron reemplazados gradualmente a partir del siglo XV por procesos finery, de los cuales había dos versiones, la alemana y la valona. A su vez fueron sustituidas a partir de finales del siglo XVIII por el encharcamiento, con ciertas variantes como el proceso sueco de Lancashire. Esos también están ahora obsoletos y el hierro forjado ya no se fabrica comercialmente.

China

Durante la dinastía Han (202 a. C. - 220 d. C.), los nuevos procesos de fundición de hierro llevaron a la fabricación de nuevos implementos de hierro forjado para su uso en la agricultura, como la sembradora multitubular y el arado de hierro. Además de los grumos accidentales de hierro forjado con bajo contenido de carbono producidos por el exceso de aire inyectado en los antiguos hornos de cúpula chinos. Los antiguos chinos crearon hierro forjado utilizando la forja fina al menos en el siglo II a. C., los primeros especímenes de fundición y arrabio refinados en hierro forjado y acero se encontraron en el sitio de principios de la dinastía Han en Tieshengguo. Pigott especula que la forja de gala existió en el período anterior de los Reinos Combatientes (403–221 a. C.), debido al hecho de que hay artículos de hierro forjado de China que datan de ese período y no hay evidencia documentada de que la flor se haya utilizado alguna vez en China.. El proceso de refinación implicó licuar el hierro fundido en un hogar de refinación y eliminar el carbono del hierro fundido fundido a través de la oxidación. Wagner escribe que además de los hogares de la dinastía Han que se creía que eran hogares de purificación, también hay evidencia pictórica del hogar de purificación en un mural de una tumba de Shandong fechado entre los siglos I y II d.C., así como un indicio de evidencia escrita en el siglo IV d.C. Texto taoísta Taiping Jing.

Proceso floreciente

El hierro forjado se producía originalmente mediante una variedad de procesos de fundición, todos descritos hoy como "bloomeries". Se utilizaron diferentes formas de flores en diferentes lugares y momentos. El bloomery se cargó con carbón y mineral de hierro y luego se encendió. Se insufló aire a través de una tobera para calentar la floración a una temperatura un poco por debajo del punto de fusión del hierro. En el transcurso de la fundición, la escoria se derretía y se escurría, y el monóxido de carbono del carbón vegetal reducía el mineral a hierro, que formaba una masa esponjosa (llamada "floración") que contenía hierro y también silicato fundido. minerales (escoria) del mineral. El hierro permaneció en estado sólido. Si se permitiera que el bloomery se calentara lo suficiente como para derretir el hierro, el carbono se disolvería en él y formaría lingotes o hierro fundido, pero esa no era la intención. Sin embargo, el diseño de un bloomery dificultó alcanzar el punto de fusión del hierro y también evitó que la concentración de monóxido de carbono fuera alta.

Después de que se completó la fundición, se eliminó la floración y el proceso pudo comenzar nuevamente. Por lo tanto, era un proceso por lotes, en lugar de uno continuo como un alto horno. La flor tuvo que ser forjada mecánicamente para consolidarla y darle forma de barra, expulsando la escoria en el proceso.

Durante la Edad Media, la energía hidráulica se aplicó al proceso, probablemente inicialmente para accionar los fuelles y solo más tarde a los martillos para forjar las flores. Sin embargo, si bien es cierto que se utilizó energía hidráulica, los detalles siguen siendo inciertos. Esa fue la culminación del proceso directo de fabricación del hierro. Sobrevivió en España y el sur de Francia como Catalan Forges hasta mediados del siglo XIX, en Austria como stuckofen hasta 1775, y cerca de Garstang en Inglaterra hasta aproximadamente 1770; todavía estaba en uso con chorro caliente en Nueva York en la década de 1880. En Japón, el último de los antiguos bloomeries tatara utilizados en la producción de acero tamahagane tradicional, utilizado principalmente en la fabricación de espadas, se extinguió recién en 1925, aunque a finales del siglo XX se reanudó la producción a baja escala para abastecer el acero a los artesanos espadachines.

Proceso de Osmond

El hierro Osmond consistía en bolas de hierro forjado, producidas fundiendo arrabio y atrapando las gotas en un bastón, que se hacía girar frente a una ráfaga de aire para exponer la mayor cantidad posible al aire y oxidar. su contenido de carbono. La bola resultante a menudo se forjaba en barras de hierro en un molino de martillos.

Proceso de gala

En el siglo XV, el alto horno se extendió a lo que ahora es Bélgica, donde se mejoró. Desde allí, se extendió a través de Pays de Bray en el límite de Normandía y luego a Weald en Inglaterra. Con él, se extendió la fragua de galas. Esos volvieron a fundir el arrabio y (en efecto) quemaron el carbón, produciendo una flor, que luego se forjó en barras de hierro. Si se requería varilla de hierro, se usaba un molino de corte longitudinal.

El proceso de gala existía en dos formas ligeramente diferentes. En Gran Bretaña, Francia y partes de Suecia, solo se utilizó el proceso de Valonia. Eso empleó dos hogares diferentes, un hogar elegante para terminar el hierro y un hogar de chafery para recalentarlo mientras dibujaba la flor en una barra. Las galas siempre quemaban carbón vegetal, pero el chafery podía cocerse con carbón mineral, ya que sus impurezas no dañaban el hierro cuando estaba en estado sólido. Por otro lado, el proceso alemán, utilizado en Alemania, Rusia y la mayor parte de Suecia, utilizaba un solo hogar para todas las etapas.

La introducción del coque para su uso en los altos hornos por parte de Abraham Darby en 1709 (o quizás otros un poco antes) inicialmente tuvo poco efecto en la producción de hierro forjado. Solo en la década de 1750 se utilizó arrabio de coque en una escala significativa como materia prima para forjas finas. Sin embargo, el carbón vegetal siguió siendo el combustible de las galas.

Encapsulado y estampado

Desde finales de la década de 1750, los maestros del hierro comenzaron a desarrollar procesos para fabricar barras de hierro sin carbón. Había una serie de procesos patentados para eso, que hoy se conocen como encapsulado y estampado. Los primeros fueron desarrollados por John Wood de Wednesbury y su hermano Charles Wood de Low Mill en Egremont, patentados en 1763. Otro fue desarrollado para Coalbrookdale Company por los hermanos Cranage. Otro importante fue el de John Wright y Joseph Jesson de West Bromwich.

Proceso de encharcamiento

Dibujo esquemático de un horno

Se idearon varios procesos para fabricar hierro forjado sin carbón cuando comenzó la Revolución Industrial durante la segunda mitad del siglo XVIII. El más exitoso de ellos fue el charco, utilizando un horno de charco (una variedad del horno de reverbero), que fue inventado por Henry Cort en 1784. Más tarde fue mejorado por otros, incluido Joseph Hall, quien fue el primero en agregar óxido de hierro al cargar. En ese tipo de horno, el metal no entra en contacto con el combustible, por lo que no se contamina con sus impurezas. El calor de los productos de combustión pasa sobre la superficie del charco y el techo del horno reverbera (refleja) el calor sobre el charco de metal en el puente de fuego del horno.

A menos que la materia prima utilizada sea hierro fundido blanco, el arrabio u otro producto bruto del charco primero tuvo que ser refinado en hierro refinado o metal más fino. Eso se haría en una refinería donde se usara carbón crudo para eliminar el silicio y convertir el carbono dentro de la materia prima, que se encuentra en forma de grafito, en una combinación con hierro llamada cementita.

En el proceso completamente desarrollado (de Hall), este metal se colocó en la solera del horno de charcos donde se fundió. El hogar estaba revestido con agentes oxidantes como hematita y óxido de hierro. La mezcla se sometía a una fuerte corriente de aire y se agitaba con barras largas, llamadas barras de encharcamiento o chusma, a través de puertas de trabajo. El aire, la agitación y el "ebullición" La acción del metal ayudó a los agentes oxidantes a oxidar las impurezas y el carbono del arrabio. A medida que las impurezas se oxidaban, formaban una escoria fundida o se dispersaban como gas, mientras que el hierro restante se solidificaba en hierro forjado esponjoso que flotaba hasta la parte superior del charco y se extraía del fundido como bolas de charco, usando barras de charco.

Tejas

Todavía quedaba un poco de escoria en las bolas de charco, por lo que, mientras aún estaban calientes, se cubrían con tejas para eliminar la escoria y la ceniza restantes. Eso se logró forjando las bolas con un martillo o exprimiendo la flor en una máquina. El material obtenido al final del shingling se conoce como bloom. Las flores no son útiles en esa forma, por lo que se convirtieron en un producto final.

A veces, las herrerías europeas se saltaban por completo el proceso de colocación de tejas y hacían rodar las bolas de charco. El único inconveniente de eso es que los bordes de las barras ásperas no estaban tan bien comprimidos. Cuando se recalentaba la barra rugosa, los bordes podían separarse y perderse en el horno.

Rodar

La flor se pasó por rodillos y para producir barras. Las barras de hierro forjado eran de mala calidad, llamadas muck bars o charcos. Para mejorar su calidad, las barras se cortaban, apilaban y amarraban con alambres, proceso conocido como faggoting o apilamiento. Luego se recalentaron a un estado de soldadura, se soldaron por forja y se enrollaron nuevamente en barras. El proceso podría repetirse varias veces para producir hierro forjado de la calidad deseada. El hierro forjado que se ha laminado varias veces se llama barra comercial o hierro comercial.

Proceso de Lancashire

La ventaja de la formación de charcos era que usaba carbón, no carbón como combustible. Sin embargo, eso fue de poca ventaja en Suecia, que carecía de carbón. Gustaf Ekman observó galas de carbón en Ulverston, que eran bastante diferentes de las de Suecia. Después de su regreso a Suecia en la década de 1830, experimentó y desarrolló un proceso similar al pudling pero usando leña y carbón, que fue ampliamente adoptado en Bergslagen en las décadas siguientes.

Proceso Aston

En 1925, James Aston de los Estados Unidos desarrolló un proceso para fabricar hierro forjado de forma rápida y económica. Implicaba tomar acero fundido de un convertidor Bessemer y verterlo en una escoria líquida más fría. La temperatura del acero es de unos 1500 °C y la escoria líquida se mantiene a unos 1200 °C. El acero fundido contiene una gran cantidad de gases disueltos, por lo que cuando el acero líquido golpea las superficies más frías de la escoria líquida, se liberan los gases. Luego, el acero fundido se congeló para producir una masa esponjosa que tenía una temperatura de aproximadamente 1370 °C. Luego, la masa esponjosa se terminaría al colocarse en tejas y enrollarse como se describe en charcos (arriba). Se podrían convertir de tres a cuatro toneladas por lote con el método.

Rechazar

El acero comenzó a reemplazar al hierro en los rieles del ferrocarril tan pronto como se adoptó el proceso Bessemer para su fabricación (1865 en adelante). El hierro siguió siendo dominante para las aplicaciones estructurales hasta la década de 1880, debido a problemas con el acero quebradizo, causado por la introducción de nitrógeno, alto contenido de carbono, exceso de fósforo o temperatura excesiva durante el laminado demasiado rápido. Para 1890, el acero había reemplazado en gran medida al hierro para aplicaciones estructurales.

La plancha de hierro (hierro puro Armco al 99,97 %) tenía buenas propiedades para su uso en electrodomésticos, era adecuada para esmaltar y soldar y era resistente a la oxidación.

En la década de 1960, el precio de la producción de acero estaba cayendo debido al reciclaje, e incluso utilizando el proceso Aston, la producción de hierro forjado requería mucha mano de obra. Se ha estimado que la producción de hierro forjado cuesta aproximadamente el doble que la de acero con bajo contenido de carbono. En los Estados Unidos, la última planta cerró en 1969. La última en el mundo fue Atlas Forge de Thomas Walmsley and Sons en Bolton, Gran Bretaña, que cerró en 1973. Su equipo de la década de 1860 se trasladó al sitio de Blists Hill de Museo Ironbridge Gorge para su conservación. Todavía se produce algo de hierro forjado con fines de restauración patrimonial, pero solo mediante el reciclaje de chatarra.

Propiedades

La microestructura de hierro forjado, mostrando inclusiones de escoria oscura en ferrite

Las inclusiones de escoria, o largueros, en el hierro forjado le otorgan propiedades que no se encuentran en otras formas de metales ferrosos. Hay aproximadamente 250.000 inclusiones por pulgada cuadrada. Una fractura reciente muestra un color azulado claro con un alto brillo sedoso y apariencia fibrosa.

El hierro forjado carece del contenido de carbono necesario para el endurecimiento a través del tratamiento térmico, pero en áreas donde el acero era poco común o desconocido, las herramientas a veces se trabajaban en frío (de ahí el hierro frío) para endurecerlas. Una ventaja de su bajo contenido en carbono es su excelente soldabilidad. Además, la chapa de hierro forjado no puede doblarse tanto como la chapa de acero cuando se trabaja en frío. El hierro forjado se puede fundir y moldear, sin embargo, el producto ya no es hierro forjado, ya que los largueros de escoria característicos del hierro forjado desaparecen al fundirse, por lo que el producto se parece al acero Bessemer fundido e impuro. No hay ninguna ventaja de ingeniería en comparación con el hierro fundido o el acero, los cuales son más baratos.

Debido a las variaciones en el origen del mineral de hierro y la fabricación del hierro, el hierro forjado puede tener una resistencia a la corrosión inferior o superior, en comparación con otras aleaciones de hierro. Hay muchos mecanismos detrás de su resistencia a la corrosión. Chilton y Evans encontraron que las bandas de enriquecimiento de níquel reducen la corrosión. También encontraron que en el hierro encharcado, forjado y apilado, el trabajo del metal esparció impurezas de cobre, níquel y estaño que producen condiciones electroquímicas que ralentizan la corrosión. Se ha demostrado que las inclusiones de escoria dispersan la corrosión en una película uniforme, lo que permite que el hierro resista las picaduras. Otro estudio ha demostrado que las inclusiones de escoria son caminos hacia la corrosión. Otros estudios muestran que el azufre en el hierro forjado disminuye la resistencia a la corrosión, mientras que el fósforo aumenta la resistencia a la corrosión. Los iones de cloruro también reducen la resistencia a la corrosión del hierro forjado.

El hierro forjado se puede soldar de la misma manera que el acero dulce, pero la presencia de óxido o inclusiones dará resultados defectuosos. El material tiene una superficie rugosa, por lo que puede contener mejor los revestimientos y revestimientos. Por ejemplo, un acabado de zinc galvanizado aplicado al hierro forjado es aproximadamente un 25-40 % más grueso que el mismo acabado sobre acero. En la Tabla 1, la composición química del hierro forjado se compara con la del arrabio y el acero al carbono. Aunque parece que el hierro forjado y el acero al carbono simple tienen composiciones químicas similares, eso es engañoso. La mayor parte del manganeso, el azufre, el fósforo y el silicio se incorporan a las fibras de escoria del hierro forjado, lo que hace que el hierro forjado sea más puro que el acero al carbono simple.

Entre sus otras propiedades, el hierro forjado se ablanda al rojo vivo y se puede forjar y soldar fácilmente. Se puede utilizar para formar imanes temporales, pero no se puede magnetizar de forma permanente y es dúctil, maleable y resistente.

Ductilidad

Para la mayoría de los propósitos, la ductilidad en lugar de la resistencia a la tracción es una medida más importante de la calidad del hierro forjado. En las pruebas de tracción, los mejores hierros pueden sufrir un alargamiento considerable antes de fallar. El hierro forjado de mayor resistencia es frágil.

Debido a la gran cantidad de explosiones de calderas en los barcos de vapor, el Congreso de los Estados Unidos aprobó una ley en 1830 que aprobó fondos para corregir el problema. El tesoro otorgó un contrato de $1500 al Instituto Franklin para realizar un estudio. Como parte del estudio, Walter R. Johnson y Benjamin Reeves realizaron pruebas de resistencia en hierro para calderas usando un probador que habían construido en 1832 basado en el diseño de Lagerhjelm en Suecia. Desafortunadamente, debido a la falta de comprensión de la resistencia a la tracción y la ductilidad, su trabajo hizo poco para reducir las fallas.

Algunos reconocieron la importancia de la ductilidad muy temprano en el desarrollo de las calderas tubulares, como lo demuestra el comentario de Thurston:

Si fueran hechos de hierro tan bueno como los fabricantes afirmaban haber puesto en ellos "que funcionaban como plomo", ellos, como también afirmaban, cuando se desprendían, se abren rasgando, y descargan su contenido sin producir las consecuencias desastrosas habituales de una explosión de caldera.

Varias investigaciones del siglo XIX sobre explosiones de calderas, especialmente aquellas realizadas por compañías de seguros, encontraron que las causas más comunes son el resultado de operar calderas por encima del rango de presión seguro, ya sea para obtener más energía o debido a válvulas de alivio de presión defectuosas y dificultades. de obtener indicaciones fiables de presión y niveles de agua. La mala fabricación también era un problema común. Además, el grosor del hierro en los tambores de vapor era bajo, según los estándares modernos.

A fines del siglo XIX, cuando los metalúrgicos pudieron comprender mejor qué propiedades y procesos hacían un buen hierro, estaba siendo desplazado por el acero. Además, las antiguas calderas cilíndricas con tubos de fuego fueron reemplazadas por calderas acuotubulares, que son inherentemente más seguras.

Pureza

En 2010, el Dr. Gerry McDonnell demostró en Inglaterra mediante un análisis que una flor de hierro forjado, procedente de una fundición tradicional, podía transformarse en un 99,7 % de hierro puro sin evidencia de carbono. Se encontró que los largueros comunes a otros hierros forjados no estaban presentes, lo que lo hacía muy maleable para que el herrero trabajara en frío y en caliente. Hay disponible una fuente comercial de hierro puro que los herreros utilizan como alternativa al hierro forjado tradicional y otros metales ferrosos de nueva generación.

Aplicaciones

Los muebles de hierro forjado tienen una larga historia, que se remonta a la época romana. Hay puertas de hierro forjado del siglo XIII en la Abadía de Westminster en Londres, y los muebles de hierro forjado parecieron alcanzar su máxima popularidad en Gran Bretaña en el siglo XVII, durante el reinado de Guillermo III y María II. Sin embargo, el hierro fundido y el acero más barato provocaron una disminución gradual en la fabricación de hierro forjado; la última fábrica de hierro forjado en Gran Bretaña cerró en 1974.

También se utiliza para fabricar elementos de decoración del hogar, como estantes para panadería, estantes para vinos, estantes para ollas, estantes, bases de mesa, escritorios, puertas, camas, candelabros, barras de cortinas, barras y taburetes de bar.

La gran mayoría del hierro forjado disponible en la actualidad proviene de materiales recuperados. Los puentes viejos y las cadenas de anclas dragadas de los puertos son fuentes importantes. La mayor resistencia a la corrosión del hierro forjado se debe a las impurezas silíceas (que se encuentran naturalmente en el mineral de hierro), a saber, el silicato férrico.

El hierro forjado se ha utilizado durante décadas como un término genérico en la industria de puertas y cercas, aunque el acero dulce se usa para fabricar estos elementos de "hierro forjado" puertas Esto se debe principalmente a la disponibilidad limitada de verdadero hierro forjado. El acero también se puede galvanizar en caliente para evitar la corrosión, lo que no se puede hacer con el hierro forjado.