Hierro dúctil
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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] Si bien la mayoría de las variedades de hierro fundido son débiles en tensión y quebradizos , el hierro dúctil tiene mucha más resistencia al impacto y a la fatiga, debido a sus inclusiones de grafito nodular .
En enero de 1931, Augustus F. Meehan recibió la patente estadounidense 1.790.552 por inocular hierro con siliciuro de calcio para producir hierro dúctil, posteriormente autorizado como Meehanite , que todavía se produce en 2024. [actualizar]En octubre de 1949, Keith Dwight Millis, Albert Paul Gagnebin y Norman Boden Pilling, todos ellos trabajando para INCO , recibieron la patente estadounidense 2.485.760 sobre una aleación ferrosa fundida que utiliza magnesio para la producción de hierro dúctil. [3]
Metalurgia
El hierro dúctil no es un material único, sino parte de un grupo de materiales que se pueden producir 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 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 añadiendo elementos nodulizantes , más comúnmente magnesio (el magnesio hierve a 1100 °C y el hierro se funde a 1500 °C) y, con menos frecuencia ahora, cerio (generalmente en forma de mischmetal ). [6] También se ha utilizado telurio . El itrio , a menudo un componente de mischmetal , también se ha estudiado como posible nodulizante .
El hierro dúctil austemperado (ADI, es decir,templado con austenita [7] ) se descubrió en la década de 1950, pero se comercializó y alcanzó el éxito solo algunos años después. En el ADI, la estructura metalúrgica se manipula mediante un sofisticado proceso de tratamiento térmico. [ cita requerida ]
Composición
| Fé | do | Si | Ni | Minnesota | Mg | Cr | PAG | S | Cu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Balance | 3,0–3,7 | 1.2–2.3 | 1.0 | 0,25 | 0,07 | 0,07 | 0,03 | 0,1 | |
| Balance | 3.3–3.6 | 2.2–2.8 | 0,1-0,2 | 0,03–0,04 | 0,005–0,04 | 0,005–0,02 | <0,40 |
Se pueden añadir elementos como cobre o estaño para aumentar la resistencia a la tracción y a la fluencia, reduciendo al mismo tiempo la ductilidad. Se puede lograr una mejor resistencia a la corrosión reemplazando entre el 15 y el 30 % del hierro de la aleación por 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 puede ser reemplazado parcialmente por aluminio para proporcionar una mejor protección contra la oxidación. [9]
Aplicaciones
Gran parte de la producción anual de hierro dúctil se realiza en forma de tuberías de hierro dúctil , que se utilizan para líneas de agua y alcantarillado. Compite con materiales poliméricos como el PVC , el HDPE , el 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 a la del aluminio, pero no necesariamente se requiere un acero más caro. Otras aplicaciones industriales importantes incluyen camiones diésel todoterreno, camiones 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 y cargas elevadas (de fatiga).
El hierro dúctil se utiliza en muchas arpas de piano (las placas de hierro que anclan las cuerdas del piano).
El hierro dúctil se utiliza para las prensas. Anteriormente, se utilizaba habitualmente hierro fundido o acero. Las propiedades del hierro dúctil lo convierten en una mejora significativa en cuanto a resistencia y durabilidad en comparación con el hierro fundido sin tener que utilizar acero, que es caro y tiene poca capacidad de fundición .
Véase también
Referencias
- ^ Smith y Hashemi 2006, pág. 432.
- ^ "Modern Casting, Inc". Archivado desde el original el 14 de diciembre de 2004. Consultado el 1 de enero de 2005 .
- ^ Patente estadounidense 2485760, Keith Millis, "Aleación ferrosa fundida", expedida el 25 de octubre de 1949
- ^ Yaqub, Ejaz; Arshad, Rizwan (2009). "Tecnología del taller del ME-140 - Diapositiva 25" (imágenes) . Universidad del Aire . Consultado el 30 de octubre de 2011 .
- ^ "Datos sobre hierro dúctil - Sección 2". www.ductile.org . Archivado desde el original el 29 de enero de 2001.
- ^ Gillespie, LaRoux K. (1988), Solución de problemas en los procesos de fabricación (4.ª ed.), SME, pág. 4-4, ISBN 978-0-87263-326-1.
- ^ "ADI the Material". ADI Treatments Ltd. Archivado desde el original el 26 de octubre de 2010. Consultado el 24 de enero de 2010 .
- ^ ASTM International. A874/A874M-98(2018)e1 Especificación estándar para fundiciones de hierro dúctil ferrítico adecuadas para servicio a baja temperatura . West Conshohocken, PA; ASTM International, 2018. doi :10.1520/A0874_A0874M-98R18E01
- ^ Erfanian-Naziftoosi, HR; Haghdadi, N.; Kiani-Rashid, AR (2012). "El efecto del tiempo de tratamiento térmico isotérmico en la microestructura y las propiedades del hierro dúctil austemperado al 2,11 % de aluminio". Revista de ingeniería y rendimiento de materiales . 21 (8): 1785–1792. Código Bibliográfico :2012JMEP...21.1785E. doi :10.1007/s11665-011-0086-y.
Bibliografía
- Smith, William F.; Hashemi, Javad (2006), Fundamentos de la ciencia y la ingeniería de materiales (4.ª ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-295358-6.
- Erfanian-Naziftoosi, Hamid Reza (2012), "El efecto del tiempo de tratamiento térmico isotérmico en la microestructura y propiedades del hierro dúctil austemperado al 2,11 % de Al", Journal of Materials Engineering and Performance , 21 (8): 1785–1792, Bibcode :2012JMEP...21.1785E, doi :10.1007/s11665-011-0086-y, S2CID 55925760.
Enlaces externos
- Sociedad de hierro dúctil
- Asociación de investigación de tuberías de hierro dúctil
