Propiedades, vantaxes e aplicacións do ferro dúctil

O ferro dúctil, tamén coñecido como ferro esferoidal ou nodular, é un grupo de aliaxes de ferro cunha microestrutura única que lles confire alta resistencia, flexibilidade, durabilidade e elasticidade. Contén máis do 3 % de carbono e pode dobrarse, torcerse ou deformarse sen romperse, grazas á súa estrutura en escamas de grafito. O ferro dúctil é similar ao aceiro nas súas propiedades mecánicas e moito máis robusto que o ferro fundido estándar.

As pezas fundidas de ferro dúctil créanse vertendo ferro dúctil fundido en moldes, onde o ferro arrefría e solidifica para formar as formas desexadas. Este proceso de fundición dá lugar a obxectos metálicos sólidos cunha excelente durabilidade.

Que fai que o ferro dúctil sexa único?

O ferro dúctil inventouse en 1943 como unha mellora moderna respecto ao ferro fundido tradicional. A diferenza do ferro fundido, onde o grafito aparece en forma de escamas, o ferro dúctil ten grafito en forma de esferoides, de aí o termo "grafito esferoidal". Esta estrutura permite que o ferro dúctil resista a flexión e os golpes sen rachar, ofrecendo unha resistencia moito maior que o ferro fundido tradicional, que é propenso á fraxilidade e ás fracturas.

O ferro dúctil fabrícase principalmente a partir de ferro de porco, un ferro de alta pureza con máis do 90 % de contido de ferro. O ferro de porco é o preferido porque ten un baixo contido en elementos residuais ou nocivos, unha composición química consistente e promove unhas condicións óptimas de escoria durante a produción. Este material de orixe é unha razón fundamental pola que as fundicións de ferro dúctil prefiren o ferro de porco a outras fontes como a chatarra.

Propiedades do ferro dúctil

Os diferentes graos de ferro dúctil créanse manipulando a estrutura da matriz arredor do grafito durante a fundición ou mediante un tratamento térmico adicional. Estas pequenas variacións da composición están deseñadas para conseguir microestruturas específicas, que á súa vez determinan as propiedades de cada grao de ferro dúctil.

O ferro dúctil pódese considerar como aceiro con esferoides de grafito incrustados. As características da matriz metálica que rodea os esferoides de grafito inflúen significativamente nas propiedades do ferro dúctil, mentres que o propio grafito contribúe á súa elasticidade e flexibilidade.

Existen varios tipos de matrices en ferro dúctil, sendo as seguintes as máis comúns:

1. 1. Ferrita– Unha matriz de ferro puro moi dúctil e flexible, pero con baixa resistencia. A ferrita ten pouca resistencia ao desgaste, pero a súa alta resistencia ao impacto e a súa facilidade de mecanizado convértena nun compoñente valioso nas calidades de ferro dúctil.
2. 2. Perlita– Un composto de ferrita e carburo de ferro (Fe3C). É relativamente duro con ductilidade moderada, ofrecendo alta resistencia, boa resistencia ao desgaste e resistencia moderada ao impacto. A perlita tamén proporciona boa maquinabilidade.
3. 3. Perlita/Ferrita– Unha estrutura mixta con perlita e ferrita, que é a matriz máis común nos tipos comerciais de ferro dúctil. Combina características de ambas, o que proporciona unha solución equilibrada en canto a resistencia, ductilidade e maquinabilidade.

A microestrutura única de cada metal altera as súas propiedades físicas:

Graos comúns de ferro dúctil

Aínda que existen moitas especificacións diferentes de ferro dúctil, as fundicións adoitan ofrecer 3 graos comúns:

Vantaxes do ferro dúctil

O ferro dúctil ofrece varias vantaxes para deseñadores e fabricantes:

• • Pódese fundir e mecanizar facilmente, o que reduce os custos de produción.
• • Ten unha alta relación resistencia-peso, o que permite compoñentes duradeiros pero lixeiros.
• • O ferro dúctil ofrece un bo equilibrio entre dureza, rendibilidade e fiabilidade.
• • A súa superior capacidade de fundición e maquinabilidade fan que sexa axeitado para pezas complexas.

Aplicacións do ferro dúctil

Debido á súa resistencia e ductilidade, o ferro dúctil ten unha ampla gama de aplicacións industriais. Úsase habitualmente en tubaxes, pezas de automóbiles, engrenaxes, carcasas de bombas e bases de maquinaria. A resistencia do ferro dúctil ás fracturas faino ideal para aplicacións de seguridade, como bolardos e protección contra impactos. Tamén se usa amplamente na industria da enerxía eólica e noutros ambientes de alta tensión onde a durabilidade e a flexibilidade son esenciais.