Características de la fundición dúctil

Soluciones técnicas
La fundición dúctil se diferencia de las fundiciones grises tradicionales por sus notables propiedades mecánicas (elasticidad, resistencia a los golpes, alargamiento…). Estas propiedades se consiguen gracias a la forma esferoidal de las partículas de grafito.

Definición de las fundiciones

Los productos ferrosos se pueden clasificar en función de la cantidad de carbono  presente en el metal de base:
  • hierro: 0 a 0,1% de C,
  • acero: 0,1 a 1,7% de C,
  • fundición: 1,7 a 5% de C
Por debajo del 1,7% de carbono, la solidificación genera austenita, material monofásico, en cuya estructura el carbono se presenta como solución sólida.

Para valores superiores al 1,7%, el carbono no se disuelve totalmente en la estructura de hierro. Éste se solidifica en forma de grafito (C puro) o carburo de hierro (Fe3C). La fundición es un material multifásico de estructura compleja: los componentes más habituales son ferrita (Feα) y perlita (Feα + Fe3C).

Otros elementos, presentes en la fundición en proporciones muy bajas, influyen también en la estructura, en las propiedades mecánicas y en la fundición del metal. El silicio (habitualmente entre el 1 y 3%) tiene una función particular y hace que la fundición sea, en realidad, una aleación ternaria: hierro, carbono y silicio.

Tipos diferentes de fundición

El término “fundición” abarca multitud de aleaciones de Fe-C-Si. Es habitual, por lo tanto, clasificarlas en distintas familias dependiendo del estado del grafito, con una diferenciación adicional en función de la estructura de su matriz metálica (ferrita, perlita,…).

Influencia de la forma del grafito

En las fundiciones grises el grafito adopta la forma de laminillas, de ahí su nombre de “fundiciones de grafito laminar” (o fundiciones FGL). Cada una de esas láminas de grafito, sometida una concentración de esfuerzos anormales en determinados puntos, puede convertirse en un inicio de fisura.

Los metalúrgicos buscaron la forma de reducir o suprimir dichos efectos modificando  el tamaño o la disposición de las láminas.
Con el proceso de centrifugación, se consiguieron láminas mucho más finas, lo que mejoró sustancialmente las propiedades mecánicas de la fundición.

En 1948 se dio el paso definitivo. Gracias a los estudios realizados en Estados Unidos e Inglaterra, se empezó a fabricar una fundición de grafito esferoidal (o fundición FGS), más conocida como fundición dúctil.
El grafito pasó de la forma de láminas a cristalizarse con forma esférica. De esta manera, se eliminaban las líneas de propagación de posibles rupturas.

La cristalización del grafito en forma de pequeñas esferas se obtiene por la introducción de manera controlada de una pequeña cantidad de magnesio en la fundición de base previamente desulfurada.

Características de la fundición dúctil

Las excelentes características mecánicas de la fundición dúctil se deben a la forma esferoidal del grafito contenido en la misma:

  • resistencia a la tracción,
  • resistencia a los golpes,
  • alto límite elástico,
  • gran alargamiento.

 

Estas características pueden mejorarse aún más mediante el control del análisis químico y el tratamiento térmico de la matriz metálica.
Gracias a su fuerte contenido en carbono, la fundición dúctil conserva, además, las cualidades mecánicas tradicionales de la fundición:

  • resistencia a la compresión,
  • aptitud al moldeo,
  • resistencia a la abrasión,
  • maquinabilidad,
  • resistencia a la fatiga.

La fundición dúctil PAM

Todos los tubos, racores y accesorios de PAM dedicados al suministro de agua se fabrican con una fundición de grafito esferoidal que cumple con las normas EN 545 e ISO 2531.
 

   

 
    Tipo de pieza
Resistencia mínima a la tracción
            Rm
           MPa
 Elongación mínima después de la rotura
                                 A
                                 %
    DN 40 a 2000
      DN 40 a 1000
   DN 1100 a 2000
Tubos centrifugados
          420
               10
              7
Tubos no centrifugados, racores y accesorios
          420
                5
              5

 

Nota 1:
Por acuerdo entre fabricante y cliente, puede medirse el límite convencional de elasticidad al 0,2% (Rp0,2),. Este límite no puede ser inferior a:

  • 270 MPa si A ≥ 12% para los DN 40 a 1000, o ≥ 10% para DN > 1000;
  • 300 MPa para los demás casos.

Comparación de características de distintos tipos de fundición para tubos centrifugados

La dureza Brinell no debe exceder de 230 HB para los tubos, y 250 HB para los racores y accesorios. En el caso de los componentes fabricados mediante soldadura, se admite una mayor dureza Brinell en la zona térmicamente afectada por la soldadura.

Fundición ductil, saint gobain pam
Caption: 
Comparación de características entre fundiciones

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¿ Cómo fabricamos los tubos en fundición dúctil? Saint-Gobain PAM
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