Hierro dúctil

El hierro dúctil , también conocido como hierro fundido dúctil , hierro fundido nodular , hierro de grafito esferoidal , hierro fundido de grafito esferoidal ^{[ 1 ]} y hierro SG , es un tipo de hierro fundido rico en grafito descubierto en 1943 por Keith Millis . ^{[ 2 ]} Mientras que la mayoría de las variedades de hierro fundido son débiles a la tracción y frágiles , el hierro dúctil tiene mucha más resistencia al impacto y a la fatiga, debido a sus inclusiones de grafito nodular .

Augustus F. Meehan recibió la patente estadounidense 1,790,552 en enero de 1931 por inocular hierro con siliciuro de calcio para producir hierro dúctil, posteriormente licenciado como Meehanite , que todavía se produce en 2024.En octubre de 1949, Keith Dwight Millis, Albert Paul Gagnebin y Norman Boden Pilling, todos empleados de INCO , recibieron la patente estadounidense 2,485,760 sobre una aleación ferrosa fundida que utiliza magnesio para la producción de hierro dúctil. ^{[ 3 ]}

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 común que define a este grupo de materiales es la forma del grafito. En los hierros dúctiles, el grafito se presenta en forma de nódulos en lugar de láminas como en el hierro gris . Mientras que las láminas de grafito afiladas crean puntos de concentración de tensión dentro de la matriz metálica, los nódulos redondeados inhiben la creación de grietas, proporcionando así la ductilidad mejorada que da nombre a la aleación. ^{[ 5 ]} La formación de nódulos se logra mediante la adición de elementos nodulizantes , más comúnmente magnesio (el magnesio hierve a 1100  °C y el hierro se funde a 1500  °C) y, menos frecuentemente ahora, cerio (generalmente en forma de mischmetal ). ^{[ 6 ]} También se ha utilizado telurio . El itrio , a menudo un componente del mischmetal, también se ha estudiado como un posible nodulizante .

El hierro dúctil austemperado (ADI; es decir,con temple austenítico ^{[ 7 ]} ) se descubrió en la década de 1950, pero su comercialización y éxito no se lograron hasta años después. En el ADI, la estructura metalúrgica se modifica mediante un sofisticado proceso de tratamiento térmico.

Se pueden añadir elementos como el cobre o el estaño para aumentar la resistencia a la tracción y el límite elástico, a la vez que se reduce la ductilidad. Se puede mejorar la resistencia a la corrosión sustituyendo entre el 15 % y el 30 % del hierro de la aleación por cantidades variables de níquel , cobre o cromo . Otras composiciones de hierro dúctil también suelen contener una pequeña cantidad de azufre .

El silicio, como elemento formador de grafito, puede ser reemplazado parcialmente por aluminio para proporcionar una mejor protección contra la oxidación. ^{[ 9 ]}

Gran parte de la producción anual de hierro dúctil se destina a tuberías de hierro dúctil , utilizadas para redes de agua y alcantarillado. Compite con materiales poliméricos como el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno de alta densidad (HDPE), el polietileno de baja densidad (LDPE) y el polipropileno , que son mucho más ligeros que el acero o el hierro dúctil; al ser más blandos y débiles, requieren protección contra daños físicos.

El hierro dúctil es especialmente útil en muchos componentes automotrices, donde la resistencia debe superar la del aluminio, pero no se requiere necesariamente el acero, que es más caro. Otras aplicaciones industriales importantes incluyen camiones diésel todoterreno, camiones de clase 8, tractores agrícolas y bombas para pozos petrolíferos. 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, así como para cargas elevadas (de fatiga).

El hierro dúctil se utiliza en muchas arpas de piano (las placas de hierro que sujetan las cuerdas del piano).

El hierro dúctil se utiliza para fabricar tornillos de banco . Anteriormente, se usaba comúnmente hierro fundido o acero. Las propiedades del hierro dúctil representan una mejora significativa en resistencia y durabilidad con respecto al hierro fundido, sin necesidad de utilizar acero, que es caro y tiene una baja capacidad de fundición .

• Hierro maleable
• Hierro forjado