¿Es mejor el acero que el hierro fundido?

Imaginemos: un diente de pala de excavadora, que debe soportar impactos tremendos, y una base de máquina que necesita tener detalles finos y una absorción de impactos muy eficaz. Todos se fabrican mediante el proceso de fundición de piezas metálicas , pero ¿el material interior es hierro fundido o acero? —De esto depende el éxito o el fracaso del producto final .

La comparación entre hierro fundido y acero es un tema interminable en el campo de la fabricación de fundición de metales a medida, y la respuesta no es ni "buena" ni "mala". Al final, estos dos metales han contribuido en gran medida a la construcción de nuestra sociedad y economía, cada uno con ciertas ventajas, desventajas y aplicaciones específicas .

Solo cuando comprendemos las características únicas de un material y seleccionamos el material "correcto" podemos lograr una resistencia óptima frente a la economía de fabricación en un producto. Una comprensión profunda de la diferencia fundamental entre el hierro fundido y el acero es el primer paso para tomar la decisión correcta.

En JS, gestionamos diariamente la selección de materiales , y años de experiencia laboral, junto con la resolución constante de problemas de clientes, nos han permitido desarrollar un enfoque científico basado en los materiales . Esta es la esencia de nuestra experiencia. En este artículo, profundizamos en las principales diferencias entre las dimensiones más importantes en proyectos reales, como el rendimiento individual, los escenarios de aplicación y el coste , para ayudarte a aclarar tus dudas y tomar las mejores decisiones en cuanto a diseño y selección.

Tabla de respuestas principales:

¿Por qué esta guía comparativa es fiable? Basada en 15 años de experiencia práctica en selección de materiales del equipo JS.

Cuando se trata de esta importante elección entre hierro fundido y acero, uno necesita algo más que parámetros teóricos de los libros ; necesita juicios empíricos basados en una amplia práctica.

El equipo de JS lleva 15 años dedicado a la fabricación de piezas de fundición metálicas a medida y ha completado más de 3000 proyectos de selección de materiales. Nuestras recomendaciones se basan en datos de ingeniería reales y análisis de fallos.

Más del 70% de los miembros del equipo de ingeniería de materiales tienen formación en metalurgia o ingeniería de materiales y asisten regularmente a seminarios técnicos organizados por la American Foundry Society (AFS).

Por ejemplo, al seleccionar materiales para un cliente de maquinaria pesada, el diseño original del cliente tendía a utilizar hierro fundido de bajo costo para controlar el precio de la fundición. Nuestros ingenieros descubrieron, mediante análisis de elementos finitos, que existía un alto riesgo de tensión en las zonas de unión clave.

En definitiva, recomendamos que el cliente utilice hierro fundido en la estructura principal para mantener la absorción de impactos y las ventajas de costes , mientras que en las zonas de unión de alto riesgo se empleen piezas de acero fundido con procesos de soldadura especiales. Esto evita el riesgo potencial de fisuras y triplica la vida útil del producto.

Esta solución de optimización de materiales, basada en un profundo análisis de ingeniería, es un reflejo de nuestra profesionalidad.

Además, hemos establecido una base de datos integral de "Rendimiento del Proceso de Materiales" que registra el rendimiento real de varias piezas de hierro fundido y acero bajo diferentes condiciones de trabajo, como impacto, desgaste y corrosión.

En otras palabras, cuando nos consulte, podemos ofrecerle algo más que una simple comparación entre hierro fundido y acero; podemos brindarle recomendaciones basadas en el entorno de trabajo específico, el tipo de carga y los requisitos de vida útil de su producto. para evitar riesgos de "exceso de diseño" o "selección insuficiente de materiales".

Somos plenamente conscientes de que el material adecuado es la piedra angular para garantizar la fiabilidad del producto y controlar el coste total, incluyendo el precio de la fundición del metal y los costes de mantenimiento.

Principal diferencia: Contenido de carbono

A diferencia del hierro que se usa a diario, el hierro natural se encuentra normalmente en su forma oxidada y debe fundirse y procesarse antes de poder recuperarse. El hierro se combina con carbono para producir una aleación más resistente y práctica en la mayoría de las industrias manufactureras. La diferencia en el porcentaje de carbono es la principal causa de la diferencia entre el acero fundido y el hierro fundido.

La fundición es una de las aleaciones más antiguas y utilizadas del mundo, con un contenido de carbono superior al 2%, principalmente hierro-carbono-silicio, y la mayor parte del carbono se presenta como grafito libre. Además, también contiene trazas de fósforo y azufre. El acero fundido contiene un contenido de carbono normalmente inferior al 2% en las aleaciones de hierro-carbono (en la fundición real, suele estar entre el 0,1% y el 0,5%).

El carbono se encuentra disuelto principalmente en la matriz de hierro y contiene pequeñas cantidades de silicio, manganeso, sulfuro de hierro y fosfuros.

Las piezas fundidas de hierro y acero presentan una apariencia exterior casi idéntica, pero el contenido de carbono, un detalle aparentemente insignificante, influye directamente en la naturaleza y las propiedades de ambas. Por supuesto, también afecta directamente la estrategia de selección de materiales. Permita que el equipo de ingeniería de JS le recomiende las soluciones de materiales más rentables y fiables para su proyecto, evitando así los riesgos de un diseño excesivo o errores en la selección de materiales.

Comprensión en profundidad: Propiedades y aplicaciones del hierro fundido y del acero fundido

Hierro fundido

El hierro fundido se fabrica vertiendo hierro fundido en un molde y dejándolo enfriar hasta que se solidifique. Esto hace que el hierro fundido tenga una textura y apariencia únicas , y por lo tanto sea fácilmente identificable.

Gracias a su excelente capacidad aislante, alta durabilidad y buena resistencia a la compresión, el hierro fundido se utiliza en la producción de componentes que requieren mayor resistencia, estabilidad y robustez en diversas industrias. Este metal de alta calidad, resistente a la presión y al calor, también se emplea ampliamente en la fabricación de maquinaria pesada, maquinaria de construcción e infraestructura.

Las fundiciones se clasifican habitualmente en diversas categorías, con ciertos tipos de propiedades optimizadas para ser utilizadas en una aplicación particular.

Tipos principales:

• Hierro gris: Grafito en escamas, excelente absorción de impactos, resistencia al desgaste, conductividad térmica, económico, fácil de mecanizar y extremadamente común .
• Hierro dúctil: Grafito esférico, más flexible y resistente a los golpes, posee la colabilidad del hierro fundido junto con la resistencia y dureza del acero, y se está volviendo muy común rápidamente .
• Hierro blanco: El carbono existe en forma de carburo con una resistencia al desgaste y dureza extremadamente altas, pero es extremadamente frágil; se aplica normalmente en placas de revestimiento resistentes al desgaste.
• Hierro fundido maleable: se vuelve resistente y dúctil mediante un proceso de tratamiento térmico.

Característica:

• Propiedades mecánicas

1. Alta dureza: El hierro fundido es más duro en comparación con otros "metales de bajo coste".
2. Resistencia a la compresión muy alta: El hierro fundido posee una resistencia a la compresión muy alta, es capaz de soportar cargas pesadas sin deformarse y se utiliza en la construcción y en aplicaciones industriales donde se requiere una alta capacidad de carga.
3. Resistencia al desgaste: Resistencia al desgaste por fricción de deslizamiento. Un componente de grafito dentro de la matriz de hierro fundido formará un lubricante seco de grafito y permitirá que las superficies sólidas se deslicen entre sí sin degradar la calidad de la superficie. Especialmente útil en zonas de alto impacto.

• Colabilidad

1. Colabilidad: El hierro fundido tiene temperaturas de fusión y colada más bajas, una excelente fluidez de colada (favorable para piezas complejas) y menor contracción.

• procesabilidad

1. Maquinabilidad: La estructura de grafito en la fundición se descompone fácilmente y de manera uniforme. Especialmente la fundición más blanda, como la fundición gris, es muy fácil de procesar de forma rápida y precisa .
2. Fragilidad: Baja resistencia a la tracción y tenacidad al impacto, especialmente en el caso del hierro gris.
3. Mala soldabilidad: El hierro fundido es difícil de soldar sin que se agriete.

Usos comunes:

• Bloque de cilindros del motor: El hierro fundido es el material más adecuado porque es resistente a altas temperaturas y presiones.
• Componentes para maquinaria pesada: se utilizan para producir piezas robustas y duraderas en las industrias minera y agrícola.
• Componentes del puente y columnas estructurales: proporcionan soporte y estabilidad suficientes.

Acero fundido

El acero fundido se utiliza ampliamente en numerosas industrias y sectores, como la construcción, la fabricación y el transporte, debido a su durabilidad, ductilidad, alta resistencia a la tracción y resistencia a la corrosión. Además, es uno de los materiales con mayor índice de reciclaje del mundo, lo que lo convierte en una opción sostenible para múltiples usos.

Tipos principales:

• Acero al carbono: extremadamente resistente y versátil. Incluye principalmente acero fundido de bajo carbono y acero fundido de carbono medio.
• Acero aleado: contiene componentes como cromo o níquel, que pueden proporcionar un rendimiento mejorado.
• Acero para herramientas: resistente al desgaste, adecuado para herramientas de corte.
• Acero inoxidable : Gracias a su contenido de cromo, es resistente a la corrosión.

Característica:

• Propiedades mecánicas

1. Alta resistencia a la tracción: No se romperá bajo tensión y presión, lo que lo hace muy adecuado para estructuras de carga en la industria.
2. Alta tenacidad/ductilidad: Bajo alta tensión, el acero puede sufrir deformación (temporal o permanente) sin fracturarse. Si bien en algunas aplicaciones esto puede significar una menor rigidez, reduce la probabilidad de agrietamiento e implica un mejor comportamiento ante impactos.
3. Resistencia a la corrosión: El acero inoxidable fundido no se corroe y es muy adecuado para su uso en condiciones exteriores expuestas o en zonas húmedas, como el océano.
4. Excelente ductilidad: capaz de soportar impactos y cargas de fatiga.

• Actuación de casting

1. Baja colabilidad: alta temperatura de fusión, baja fluidez, reacción con el material del molde , alta tasa de contracción por solidificación (propenso a la contracción, porosidad y agrietamiento en caliente).

• procesabilidad

1. Soldabilidad: Posee buena soldabilidad, lo que facilita su reparación y conexión.
2. Alta adaptabilidad: Las propiedades (dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, etc.) se pueden ajustar en gran medida mediante aleación y tratamiento térmico.
3. Maquinabilidad deficiente: No es fácil de cortar, especialmente el acero con alto contenido de carbono, lo que aumenta el desgaste de la herramienta y es más severo. También requiere un control de proceso más estricto, lo que resulta en mayores costos de producción y precios de fundición de metales.

Usos comunes:

• Materiales de construcción: Debido a su resistencia y flexibilidad, el acero fundido se utiliza en puentes, edificios y equipos mecánicos.
• Transporte: Debido a su ligereza, es adecuado para bastidores de vehículos y sus componentes.
• Componentes mecánicos e industriales: El acero puede utilizarse para fabricar artículos que requieren una resistencia y precisión extremadamente altas.

Contamos con un sistema de procesos bien establecido y procedimientos de control de calidad (ensayos no destructivos, ensayos de propiedades mecánicas, etc.) para garantizar el rendimiento estable y fiable de las piezas de fundición metálicas entregadas, ya sean de acero fundido con requisitos estrictos o de hierro fundido con excepcional fluidez. ¡Contáctenos cuando lo desee!

Duelo de núcleos: Diferencias clave entre hierro fundido y acero fundido

Esta tabla ofrece una comparación general entre el hierro fundido y el acero, donde cada categoría representa una gama de aleaciones con diferentes características.

Consideraciones de fabricación: desde la fundición hasta el producto terminado

• Complejidad del proceso de fundición: El hierro fundido tiene buena fluidez, poca contracción y facilita la producción de piezas de formas complejas y paredes delgadas , con un rendimiento relativamente alto . El proceso de fundición de acero es más complejo y requiere un diseño y control de proceso más precisos de los bebederos y mazarotas.
• Procesamiento posterior y mecanizado: El procesamiento de piezas de hierro fundido y acero es común. El hierro fundido (especialmente el hierro gris) presenta un buen comportamiento al corte y un bajo desgaste de la herramienta. La maquinabilidad del acero fundido es buena, pero el acero aleado con mayor dureza puede aumentar la dificultad. La excelente soldabilidad del acero fundido es una de sus principales ventajas .
• Potencial del tratamiento térmico: El acero fundido puede mejorar significativamente su rendimiento (resistencia, dureza, tenacidad) mediante tratamientos térmicos como el temple y el revenido. El efecto del tratamiento térmico en la fundición (excluyendo la fundición maleable y algunas fundiciones dúctiles) es limitado, y depende principalmente del control de la composición y del tratamiento de inoculación.

El contenido anterior sirve de referencia para la selección de materiales. Si necesita fabricar piezas fundidas, JS ofrece un servicio integral de fundición de metales a medida, desde la revisión de planos, el diseño y la fabricación de moldes, la fusión y el vertido, el postratamiento (limpieza, tratamiento térmico, mecanizado) hasta la inspección final y el embalaje. ¡Ofrecemos un servicio completo de principio a fin!

Estudio de caso: Aplicación de hierro fundido para producir placas de revestimiento resistentes al desgaste para trituradoras de minas

• Problema del cliente: Un cliente de equipos mineros tiene una trituradora con una placa de revestimiento muy importante que se desgasta muy rápidamente. Al utilizar piezas comunes de acero fundido de baja aleación, su vida útil es de apenas 3 meses , y el cambio frecuente genera largos tiempos de inactividad del equipo y gastos de mantenimiento excesivos .
• Problema de selección de materiales: Las piezas están sometidas a impactos severos, desgaste intenso y fricción por los minerales. Se requiere una resistencia al desgaste muy alta combinada con cierta resistencia al impacto. El acero fundido es resistente al impacto, pero no al desgaste. El hierro fundido común es resistente al desgaste, pero demasiado frágil y podría romperse.

La solución propuesta por JS:

• Recomendación de materiales: Se recomienda y produce hierro blanco de alto cromo. Consiste en carburos como esqueleto resistente al desgaste, con una dureza muy alta (HRC>60), y se utiliza especialmente para desgaste abrasivo severo.
• Optimización del proceso: Se utiliza fundición en arena de precisión para garantizar la controlabilidad del proceso de solidificación con una distribución uniforme de los carburos, y se complementa con un tratamiento térmico especial para aliviar la tensión, mejorando ligeramente la tenacidad al tiempo que se garantiza la dureza.
• Fabricación a medida de piezas fundidas de metal : Adaptamos con precisión la forma y la distribución del espesor de la placa de revestimiento a la zona de desgaste.
• Resultado: La vida útil de la nueva placa de revestimiento se ha prolongado a más de 12 meses (con un aumento de la resistencia al desgaste superior al 200%), lo que reduce significativamente el tiempo de inactividad y los costes de repuestos, demostrando así la importancia de elegir el hierro fundido adecuado en condiciones de desgaste severas.

Como suele recalcar Alex Miller, profesor de administración en la Universidad de Tennessee: Lean se trata de un funcionamiento constante, no de interrupciones ocasionales.

Preguntas frecuentes

P1: ¿En qué circunstancias se debe dar prioridad al hierro fundido?

Cuando la excelente absorción de impactos (como en las bases de máquinas herramienta), la buena resistencia al desgaste (piezas de fricción deslizantes como camisas de cilindros y discos de freno), la producción de piezas de formas complejas y el coste son consideraciones importantes.

P2: ¿En qué circunstancias es mejor elegir el acero fundido?

1. Cuando los componentes (como engranajes, ganchos y elementos estructurales) deben soportar altas tensiones de tracción, cargas de impacto y cargas de fatiga.
2. Cuando deben estar bien soldados para su montaje o reparación.
3. Cuando el tratamiento térmico es necesario para mejorar significativamente un rendimiento determinado .

P3: ¿Se puede sustituir el acero fundido por hierro dúctil?

En muchas aplicaciones, sobre todo cuando los requisitos de resistencia y tenacidad no son muy elevados, puede sustituirse parcialmente por hierro dúctil. En general, el hierro dúctil es menos costoso que el acero fundido y presenta una colabilidad superior. También posee cierta tenacidad y buena resistencia. Sin embargo, su rendimiento final y soldabilidad suelen ser inferiores a los del acero fundido de alta calidad.

P4: ¿Cómo funciona el procedimiento de fundición personalizado de la empresa JS?

1. Envíe sus especificaciones por correo electrónico o a través del sitio web, incluyendo dibujos, modelos 3D, información técnica y cantidad.
2. Nuestro equipo de ingenieros realiza una evaluación técnica y ofrece asesoramiento profesional sobre los materiales, procedimientos y costes de la fundición de metales.
3. Tras la confirmación del pedido, proceda con la creación del molde y la fabricación.
4. El envío se realiza tras un riguroso control de calidad . Puede ver y comprender cada paso del proceso en nuestra plataforma online de servicios de fundición de metales.

Resumen

En el ámbito de la fundición de metales, el acero y el hierro fundido son dos pilares fundamentales, cada uno con sus propias ventajas, sin una superioridad o inferioridad manifiesta . Gracias a su excelente absorción de impactos, resistencia al desgaste, colabilidad y rentabilidad, el hierro fundido es esencial para lograr estabilidad y reducir el ruido. Por su parte, el acero fundido, debido a su alta resistencia, tenacidad y plasticidad, se está convirtiendo en el material preferido para aplicaciones que requieren alta carga y fiabilidad. La clave para diseñar piezas de fundición de metales duraderas y de alto rendimiento reside en comprender sus diferencias intrínsecas.

JS Company es su socio confiable para la fabricación de piezas de fundición de metal a medida, ya sea que su próximo proyecto requiera la dureza del acero fundido o la estabilidad y confiabilidad del hierro fundido. Contamos con tecnología de punta, amplia experiencia profesional y una filosofía de servicio centrada en el cliente. Ahora puede obtener cotizaciones de fundición de metal en nuestra plataforma en línea . Estamos seguros de que las capacidades de fundición profesional de JS lo satisfarán.

Descargo de responsabilidad

El contenido de esta página tiene fines meramente informativos. Serie JS. No se ofrece ninguna garantía, expresa ni implícita, sobre la exactitud, integridad o validez de la información. No debe interpretarse que un proveedor o fabricante externo proporcionará parámetros de rendimiento, tolerancias geométricas, características de diseño específicas, calidad y tipo de material o mano de obra a través de la Red Longsheng. Es responsabilidad del comprador solicitar un presupuesto de piezas e identificar los requisitos específicos para estas secciones. Para obtener más información, póngase en contacto con nosotros .

Equipo JS

JS es una empresa líder en el sector, especializada en soluciones de fabricación a medida. Contamos con más de 20 años de experiencia y más de 5000 clientes, y nos especializamos en mecanizado CNC de alta precisión, fabricación de chapa metálica , impresión 3D , moldeo por inyección , estampado de metales y otros servicios integrales de fabricación.

Nuestra fábrica cuenta con más de 100 centros de mecanizado de 5 ejes de última generación, con certificación ISO 9001:2015. Ofrecemos soluciones de fabricación rápidas, eficientes y de alta calidad a clientes en más de 150 países. Ya sea para producciones de bajo volumen o personalización a gran escala, podemos satisfacer sus necesidades con entregas en tan solo 24 horas. Elija JS Technology : eficiencia, calidad y profesionalismo.
Para obtener más información, visite nuestro sitio web: www.cncprotolabs.com

Recurso