

El hierro dúctil es el nombre general para aleaciones compuestas principalmente de hierro, carbono y silicio. En estas aleaciones, el contenido de carbono excede la cantidad que puede retenerse en la solución sólida de austenita a la temperatura eutéctica. La fundición es el nombre general para aleaciones compuestas principalmente de hierro, carbono y silicio. En estas aleaciones, el contenido de carbono excede la cantidad que puede retenerse en la solución sólida de austenita a la temperatura eutéctica. QT500-7
Aleación de hierro-carbono con un contenido de carbono del 2% o más. El hierro fundido industrial generalmente contiene de 2% a 4% de carbono. En el hierro fundido, el carbono existe principalmente en forma de grafito y, a veces, en forma de cementita. Además del carbono, el hierro fundido también contiene de 1% a 3% de silicio, así como elementos como manganeso, fósforo y azufre. El hierro fundido aleado también contiene elementos como níquel, cromo, molibdeno, aluminio, cobre, boro y vanadio. El carbono y el silicio son los elementos principales que afectan la microestructura y las propiedades del hierro fundido. El hierro fundido se puede dividir en: ① Hierro fundido gris. Tiene un contenido de carbono relativamente alto (2.7% a 4.0%), y el carbono existe principalmente en forma de grafito laminar. La superficie de fractura es gris y se abrevia como hierro gris. Tiene un punto de fusión bajo (1145~1250℃), una pequeña contracción de solidificación, resistencia a la compresión y dureza cercanas al acero al carbono, y buena capacidad de amortiguación. Se utiliza para fabricar componentes estructurales como bancadas de máquinas herramienta, cilindros y carcasas. ② Hierro fundido blanco. Tiene un contenido de carbono y silicio más bajo, y el carbono existe principalmente en forma de cementita. La superficie de fractura es blanco plateado. Tiene una gran contracción de solidificación y es propenso a cavidades de contracción y grietas. Tiene alta dureza y gran fragilidad y no puede soportar cargas de impacto. Se utiliza principalmente como material en bruto para hierro fundido maleable y para fabricar piezas resistentes al desgaste. ③ Hierro fundido maleable. Obtenido mediante el recocido de hierro fundido blanco, el grafito se distribuye en forma nodular, se abrevia como hierro nodular. Su microestructura y propiedades son uniformes, es resistente al desgaste y tiene buena plasticidad y tenacidad. Se utiliza para fabricar piezas de formas complejas que pueden soportar cargas dinámicas fuertes. ④ Hierro fundido dúctil (hierro fundido nodular). Obtenido mediante la esferoidización del hierro fundido de hierro fundido gris, el grafito precipitado tiene forma esférica, se abrevia como hierro nodular. En comparación con el hierro fundido gris ordinario, tiene mayorfortaleza、buena tenacidad y plasticidad. Se utiliza para fabricar motores de combustión interna, piezas de automóviles y maquinaria agrícola, etc. ⑤ Hierro fundido de grafito vermicular. Se obtiene tratando el hierro fundido de hierro fundido gris con un agente nodularizante; el grafito precipitado tiene forma de gusano. Sus propiedades mecánicas son similares a las del hierro fundido dúctil, y sus propiedades de fundición se encuentran entre las del hierro fundido gris y el hierro fundido dúctil. Se utiliza para fabricar piezas de automóviles. ⑥ Hierro fundido aleado. Se obtiene añadiendo cantidades adecuadas de elementos de aleación (como silicio, manganio, fósforo, níquel, cromo, molibdeno, cobre, aluminio, boro, vanadio, estaño, etc.) al hierro fundido ordinario. Los elementos de aleación cambian la estructura de la matriz del hierro fundido, confiriéndole así propiedades correspondientes como resistencia al calor, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a bajas temperaturas o no magnetismo. Se utiliza para fabricar piezas para minería, maquinaria química e instrumentos, medidores, etc.
Clasificación del Hierro Fundido
Método de Clasificación Nombre de la Clasificación Descripción
1. Clasificado por el color de la fractura (1) Hierro fundido gris En este hierro fundido, la mayor parte o todo el carbono existe en forma de grafito laminar libre. Su superficie de fractura es de color gris oscuro, tiene ciertas propiedades mecánicas y buena maquinabilidad. Se utiliza ampliamente en la industria.
(2) Hierro fundido blanco El hierro fundido blanco es una aleación de hierro y carbono que no tiene grafito o casi no tiene grafito en su estructura. Su superficie de fractura es blanca y brillante, es duro y quebradizo, no se puede mecanizar por corte y rara vez se usa directamente en la industria para fabricar piezas mecánicas. Debido a su muy alta dureza superficial y resistencia al desgaste, también se le llama hierro fundido templado o hierro fundido endurecido en frío
(3) Hierro Fundido Moteado El hierro fundido moteado es un tipo de hierro fundido entre el hierro fundido blanco y el hierro fundido gris. Su superficie de fractura muestra un patrón moteado de manchas grises y blancas. Su rendimiento es pobre y se usa raramente.
2. Clasificado por composición química (1) Hierro fundido ordinario Se refiere al hierro fundido que no contiene ningún elemento de aleación, como el grishierro fundido、Hierro fundido maleable, hierro dúctil, etc.
(2) El hierro fundido aleado es un tipo de hierro fundido formulado añadiendo algunos elementos de aleación al hierro fundido ordinario para mejorar ciertas propiedades especiales. Por ejemplo, varios hierros fundidos de rendimiento especial como los resistentes a la corrosión, al calor y al desgaste.
3. Clasificado por método de producción y propiedades organizacionales (1) Hierro fundido gris ordinario Ver "Hierro fundido gris"
(2) Hierro Fundido Nodular Este se fabrica sobre la base del hierro fundido gris mediante el uso de "tratamiento de modificación" y también se llama hierro fundido modificado. Su resistencia, plasticidad y tenacidad son mucho mejores que las del hierro fundido gris común, y su estructura también es más uniforme. Se utiliza principalmente para la fabricación de fundiciones grandes con altos requisitos de propiedades mecánicas y grandes variaciones en las dimensiones de la sección transversal.
(3) Hierro fundido maleable El hierro fundido maleable se fabrica a partir de hierro fundido blanco de cierta composición mediante un recocido de grafitización. Tiene mayor tenacidad que el hierro fundido gris y también se llama hierro fundido dúctil. No se puede forjar y a menudo se utiliza para fabricar piezas fundidas que soportan cargas de impacto.
(4) El hierro dúctil se abrevia como hierro dúctil. Se obtiene añadiendo una cierta cantidad de agente esferoidizante y agente grafitizante al hierro fundido antes de la fundición para promover la cristalización de grafito esférico. En comparación con el acero, sus otras propiedades son similares, excepto que su plasticidad y tenacidad son ligeramente menores. Es un material excelente que combina las ventajas tanto del acero como del hierro fundido y se utiliza ampliamente en la ingeniería mecánica.
(5) Hierro Fundido de Rendimiento Especial Este es un tipo de hierro fundido con ciertas características. Dependiendo de su uso previsto, se puede dividir en hierro fundido resistente al desgaste, hierro fundido resistente al calor, hierro fundido resistente a la corrosión, etc. La mayoría de estos son hierros fundidos aleados y se utilizan ampliamente en la fabricación mecánica.
Hierro Fundido - Proceso de Tratamiento Térmico
1. Temple de alivio de tensiones
Debido al espesor desigual de la pared de la fundición, se generarán tensiones térmicas y estructurales durante el calentamiento, el enfriamiento y la transformación de fase. Además, también es propenso que queden tensiones internas en piezas grandes después del mecanizado. Todas estas tensiones internas se eliminan. La temperatura de calentamiento habitual para el recocido de alivio de tensiones es de 500-550 °C, con un tiempo de mantenimiento de 2-8 horas, seguido de enfriamiento en horno (para hierro fundido gris) o enfriamiento al aire (para hierro dúctil). Este proceso puede eliminar el 90-95% de las tensiones internas en la fundición, pero la microestructura del hierro fundido no cambia. Si la temperatura supera los 550 °C o el tiempo de mantenimiento es demasiado largo, provocará en su lugar grafización, reduciendo la resistencia y la dureza de la fundición.
2. Temple de grafitización a alta temperatura para eliminar el hierro fundido blanco
Durante el enfriamiento de las fundiciones, a menudo se forma hierro blanco en la superficie y en las secciones delgadas. La estructura del hierro blanco es dura y quebradiza, tiene baja maquinabilidad y es propensa a descascarillarse. Por lo tanto, se utiliza el recocido (o la normalización) para eliminar la estructura del hierro blanco. El proceso de recocido es el siguiente: calentar a 550-950 °C y mantener durante 2-5 horas, luego enfriar en horno hasta 500-550 °C y finalmente enfriar al aire fuera del horno. Durante el período de mantenimiento a alta temperatura, la cementita primaria y la cementita eutéctica se descomponen en grafito y ferrita. Durante el proceso de enfriamiento controlado posterior, la cementita secundaria y la cementita eutectoide también se descomponen, provocando el proceso de grafitización. Debido a la descomposición de la cementita, la dureza disminuye, mejorando así la maquinabilidad.
3. Normalizado de Hierro Dúctil
El propósito de la normalización del hierro fundido es obtener una estructura de matriz perlítica, refinar los granos y homogeneizar la estructura, con el fin de mejorar las propiedades mecánicas de la fundición. A veces, la normalización también es una preparación para el temple superficial del hierro fundido. La normalización se divide en normalización a alta temperatura y normalización a baja temperatura. La temperatura de normalización a alta temperatura generalmente no supera los 950~980℃, y la normalización a baja temperatura generalmente se calienta hasta el eutectoidetemperaturaEl rango es 820~860℃. Después de la normalización, generalmente todavía se requiere un tratamiento para cuatro personas para eliminar las tensiones internas generadas durante la normalización.
4. Templado y Revenido de Hierro Dúctil
Para mejorar las propiedades mecánicas del hierro fundido dúctil, las piezas fundidas se calientan generalmente a 30-50 °C por encima de Afc1 (Afc1 representa la temperatura a la que finaliza la formación de la fase A), se mantienen a temperatura y luego se enfrían rápidamente en aceite para obtener una estructura martensítica. Para reducir adecuadamente la tensión residual después del enfriamiento rápido, generalmente se realiza un revenido después del enfriamiento rápido. La estructura revenida a baja temperatura consta de martensita revenida, bainita residual y nódulos de grafito. Esta estructura tiene buena resistencia al desgaste y se utiliza para piezas que requieren alta resistencia al desgaste y alta resistencia. La temperatura de revenido a temperatura media es de 350-500 °C. La estructura después del revenido consta de sorbita revenida y nódulos de grafito, adecuada para piezas gruesas que requieren buena resistencia al desgaste, cierta estabilidad dimensional y elasticidad. Una gran cantidad de talentos relevantes se concentra en la Red de Talento de Hierro y Acero. La temperatura de revenido a alta temperatura es de 500-600 °C. La estructura después del revenido consta de perlita revenida y nódulos de grafito, que poseen una buena combinación de tenacidad y resistencia, y por lo tanto se utiliza ampliamente en la producción.
5. Templado multi-temperatura de hierro dúctil
Después del temple isotérmico, el hierro fundido dúctil puede alcanzar alta resistencia mientras también posee buena plasticidad y tenacidad. La selección de las temperaturas de calentamiento para el temple a múltiples temperaturas considera principalmente asegurar que la estructura original esté completamente austenitizada, sin que quede ferrita, al mismo tiempo que se evita el crecimiento de los granos de austenita. La temperatura de calentamiento se toma generalmente como Afc1 + 30~50℃, y la temperatura de tratamiento isotérmico es de 0~350℃ para asegurar la obtención de una estructura de bainita inferior con propiedades mecánicas integrales. Para el hierro fundido dúctil de magnesio y aluminio de tierras raras, después del temple isotérmico, σb = 1200~1400MPa, αk = 3~3.6J/cm², y HRC = 47~51. Sin embargo, se debe tener en cuenta que se debe agregar un proceso de revenido después del temple isotérmico.
6. Templado Superficial
Para mejorar la dureza superficial, la resistencia al desgaste y la resistencia a la fatiga de ciertas fundiciones, se puede emplear el endurecimiento superficial. Tanto las fundiciones de hierro gris como las de hierro dúctil pueden someterse a endurecimiento superficial. Generalmente, se utilizan el endurecimiento superficial por calentamiento por inducción de alta (media) frecuencia y el endurecimiento superficial por contacto eléctrico.
7. Tratamiento Térmico Químico
Para fundiciones que requieren resistencia al desgaste superficial, resistencia a la oxidación o resistencia a la corrosión, se pueden emplear procesos de tratamiento térmico químico similares a los del acero, como la cloración suave a gas, la cloración, la boruración, la sulfuración, etc.