El ferro dúctil, també conegut com a ferro esferoïdal o nodular, és un grup d'aliatges de ferro amb una microestructura única que els confereix una alta resistència, flexibilitat, durabilitat i elasticitat. Conté més d'un 3% de carboni i es pot doblegar, retorçar o deformar sense trencar-se, gràcies a la seva estructura en escates de grafit. El ferro dúctil és similar a l'acer en les seves propietats mecàniques i molt més robust que el ferro colat estàndard.
Les peces de fosa de ferro dúctil es creen abocant ferro dúctil fos en motlles, on el ferro es refreda i se solidifica per formar les formes desitjades. Aquest procés de fosa dóna com a resultat objectes metàl·lics sòlids amb una excel·lent durabilitat.
Què fa que el ferro dúctil sigui únic?
El ferro dúctil es va inventar el 1943 com una millora moderna respecte al ferro colat tradicional. A diferència del ferro colat, on el grafit apareix en forma d'escames, el ferro dúctil té grafit en forma d'esferoides, d'aquí el terme "grafit esferoïdal". Aquesta estructura permet que el ferro dúctil suporti la flexió i els xocs sense esquerdar-se, oferint una resistència molt més gran que el ferro colat tradicional, que és propens a la fragilitat i les fractures.
El ferro dúctil es fabrica principalment a partir de ferro de porc, un ferro d'alta puresa amb un contingut de ferro superior al 90%. El ferro de porc és preferit perquè té un baix contingut d'elements residuals o nocius, una química consistent i promou unes condicions òptimes d'escòria durant la producció. Aquest material d'origen és una de les raons clau per les quals les foneries de ferro dúctil prefereixen el ferro de porc a altres fonts com la ferralla.
Propietats del ferro dúctil
Els diferents graus de ferro dúctil es creen manipulant l'estructura de la matriu al voltant del grafit durant la fosa o mitjançant un tractament tèrmic addicional. Aquestes petites variacions de composició estan dissenyades per aconseguir microestructures específiques, que al seu torn determinen les propietats de cada grau de ferro dúctil.
El ferro dúctil es pot considerar com a acer amb esferoides de grafit incrustats. Les característiques de la matriu metàl·lica que envolta els esferoides de grafit influeixen significativament en les propietats del ferro dúctil, mentre que el grafit en si contribueix a la seva elasticitat i flexibilitat.
Hi ha diversos tipus de matrius en ferro dúctil, sent les més comunes les següents:
- 1. Ferrita– Una matriu de ferro pur que és altament dúctil i flexible, però de baixa resistència. La ferrita té poca resistència al desgast, però la seva alta resistència a l'impacte i la seva facilitat de mecanitzat la converteixen en un component valuós en els graus de ferro dúctil.
- 2. Perlita– Un compost de ferrita i carbur de ferro (Fe3C). És relativament dur amb una ductilitat moderada, que ofereix una alta resistència, bona resistència al desgast i una resistència moderada a l'impacte. La perlita també proporciona una bona maquinabilitat.
- 3. Perlita/Ferrita– Una estructura mixta amb perlita i ferrita, que és la matriu més comuna en els graus comercials de ferro dúctil. Combina característiques d'ambdues, proporcionant un enfocament equilibrat de resistència, ductilitat i maquinabilitat.
La microestructura única de cada metall altera les seves propietats físiques:
Graus comuns de ferro dúctil
Tot i que hi ha moltes especificacions diferents de ferro dúctil, les foneries ofereixen habitualment 3 graus comuns:
Avantatges del ferro dúctil
El ferro dúctil ofereix diversos avantatges per a dissenyadors i fabricants:
- • Es pot fondre i mecanitzar fàcilment, cosa que redueix els costos de producció.
- • Té una alta relació resistència-pes, cosa que permet components duradors però lleugers.
- • El ferro dúctil ofereix un bon equilibri entre resistència, rendibilitat i fiabilitat.
- • La seva superior capacitat de colada i maquinabilitat la fan adequada per a peces complexes.
Aplicacions del ferro dúctil
A causa de la seva resistència i ductilitat, el ferro dúctil té una àmplia gamma d'aplicacions industrials. S'utilitza habitualment en canonades, peces d'automòbils, engranatges, carcasses de bombes i bases de maquinària. La resistència del ferro dúctil a les fractures el fa ideal per a aplicacions de seguretat, com ara pilones i protecció contra impactes. També s'utilitza àmpliament en la indústria de l'energia eòlica i altres entorns d'alta tensió on la durabilitat i la flexibilitat són essencials.
Data de publicació: 25 d'abril de 2024
