GGG significa “Kugelgraphitguss” (en alemán, fundición de hierro con grafito esferoidal) y 50 se refiere a la resistencia a la tracción mínima de 50 kg/mm² (500 MPa).
Este material, originalmente designado según la norma alemana DIN 1693, recibe su nombre de su resistencia mínima a la tracción de 50 kg/mm². Actualmente se conoce comúnmente como EN-GJS-500-7 en las normas europeas, donde "500-7" indica una resistencia mínima a la tracción de 500 MPa y un alargamiento mínimo del 7%.
Lo que distingue al GGG-50 es su microestructura. A diferencia de la fundición gris con grafito laminar, el GGG-50 contiene grafito en nódulos esféricos. Este grafito esferoidal, combinado con una matriz ferrítico-perlítica, le confiere al material propiedades mecánicas similares a las del acero, manteniendo a la vez una excelente colabilidad y capacidad de amortiguación de vibraciones, características típicas de la fundición.
| Elemento | Contenido típico (% en peso) | Proposito |
|---|---|---|
| Carbono (C) | 3.3 – 3.7 | Forma nódulos de grafito; proporciona colabilidad |
| Silicona (Si) | 2.4 – 3.0 | Promueve la formación de grafito; fortalece la ferrita |
| Manganeso (Mn) | 0.10 – 0.30 | Controla la formación de perlita |
| Azufre (S) | 0.005 – 0.02 | Se mantiene bajo para evitar la fragilidad. |
| Fósforo (P) | 0.015 – 0.08 | Minimizado para mantener la ductilidad |
| El magnesio (Mg) | 0.04 – 0.07 | Fundamental para la formación de grafito esferoidal |
| Hierro (Fe) | Balance | elemento base |
| Propiedad | Valor típico | Notas |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (Rm) | ≥ 500 MPa | Requerimiento mínimo |
| Límite elástico (Rp0.2) | ≥ 320 MPa | punto de fluencia compensado del 0.2 % |
| Alargamiento (A5) | ≥ 7% | Medido en barras de prueba estándar |
| Dureza | 170 – 230 HB | Un mayor contenido de perlita aumenta la dureza. |
| Modulos elasticos | ~169 GPa | Aproximadamente un 20% más barato que el acero |
| Energía de impacto (Charpy) | 3 – 4J | A temperatura ambiente |
| Fuerza compresiva | ~ 900 MPa | Mucho más alto que la tracción |
| Resistencia a la cizalladura | ~ 450 MPa | Importante para aplicaciones de engranajes |
| Límite de fatiga | 200 - 250 MPa | Bajo flexión inversa |
Las propiedades físicas del GGG-50 lo hacen idóneo para aplicaciones que requieren disipación de calor y estabilidad dimensional. El material tiene una densidad aproximada de 7.1 g/cm³, lo que lo hace ligeramente más ligero que el acero debido a su contenido de grafito.
La conductividad térmica es de aproximadamente 35 W/(m·K) a temperatura ambiente. Si bien es inferior a la del acero, proporciona una disipación de calor adecuada para componentes como tambores de freno y bloques de motor. El coeficiente de dilatación térmica es de 12.0-12.5 × 10⁻⁶/K entre 20 y 400 °C, similar al del acero, lo que garantiza la compatibilidad térmica en ensamblajes de materiales mixtos.
El GGG-50 puede funcionar de forma continua hasta aproximadamente 450 °C. Por encima de esta temperatura, la ferrita comienza a deformarse por fluencia y la resistencia del material disminuye significativamente. Este material también ofrece una excelente amortiguación de vibraciones en comparación con el acero, aunque inferior a la del hierro fundido gris, lo que lo hace valioso para reducir el ruido en la maquinaria.
maquinabilidad Una de las principales ventajas del GGG-50 es su excepcional maquinabilidad, con un rendimiento entre un 60 % y un 100 % superior al del acero de fácil mecanizado. Los nódulos de grafito actúan como rompevirutas y proporcionan lubricación natural durante el corte.
Las velocidades de corte típicas con herramientas de carburo oscilan entre 150 y 250 m/min para torneado y entre 100 y 180 m/min para fresado. El material produce virutas cortas y quebradizas fáciles de manejar, y su dureza moderada (170-230 HB) permite un mecanizado eficiente con herramientas estándar.
soldabilidadSin embargo, requiere especial atención. El alto contenido de carbono del GGG-50 (3.3-3.7 %) dificulta la soldadura convencional. Para una soldadura exitosa se requiere:
Sin estas precauciones, la zona afectada por el calor puede formar carburos duros y quebradizos que provocan grietas. Por esta razón, a menudo se prefiere el brasado o la fijación mecánica a la soldadura.
El GGG-50 responde bien a diversos tratamientos térmicos que pueden modificar sus propiedades para aplicaciones específicas. La normalización A unos 900 °C, seguido de enfriamiento al aire, la resistencia aumenta a 550-600 MPa al crear una estructura perlítica más fina, aunque la elongación puede disminuir al 3-5 %.
Recocido El tratamiento térmico a 900 °C con enfriamiento lento aumenta el contenido de ferrita, mejorando la ductilidad pero reduciendo la resistencia. Este tratamiento modifica las propiedades hasta alcanzar un grado 450-10 (450 MPa de resistencia a la tracción, 10 % de elongación).
endurecimiento superficial Mediante endurecimiento por inducción o llama se puede crear una superficie dura y resistente al desgaste (hasta 55 HRC) manteniendo un núcleo resistente. Este proceso se aplica comúnmente a dientes de engranajes y árboles de levas. El material también puede nitrurarse para formar una capa superficial dura que mejora la resistencia al desgaste.
templado Puede transformar el GGG-50 en ADI (hierro dúctil austemperado), logrando resistencias a la tracción de hasta 1200 MPa con un alargamiento del 8-10%, aunque esto crea un grado de material completamente diferente.
El GGG-50 se reconoce internacionalmente bajo diversas denominaciones, todas las cuales se refieren esencialmente al mismo material con pequeñas diferencias en sus especificaciones.
| Estándar | Designación de grado | País / Región |
|---|---|---|
| EN 1563 | ES-GJS-500-7 | Europa |
| ISO 1083, | 500 - 7 | Internacional |
| DIN 1693 | GGG-50 | Alemania (histórica) |
| ASTM A536 | 70-50-05 | USA |
| JIS G5502 | FCD500-7 | Japón |
| GB/T1348 | QT500-7 | China |
| BS 2789 | 500/7 | Reino Unido (histórico) |
| UNI 4544 | GS 500-7 | Italia |
| NF A32-201 | FGS 500-7 | Francia |
| GOST 7293 | VCh 50 (ВЧ50) | Russia |
El GGG-50 tiene una resistencia a la tracción mucho mayor (500 MPa frente a 200-300 MPa) y una ductilidad mayor (7% frente a prácticamente ninguna) que la fundición gris, gracias a su estructura de grafito esferoidal.
No, el GGG-50 requiere electrodos especiales a base de níquel, precalentamiento a 250-300 °C y enfriamiento controlado para evitar el agrietamiento debido a su alto contenido de carbono.
Sí, el GGG-50 es ferromagnético como la mayoría de los materiales a base de hierro, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren propiedades magnéticas.
El acero GGG-50 suele ser más económico que el acero fundido o forjado para formas complejas, ya que ofrece temperaturas de fusión más bajas y una mejor colabilidad, al tiempo que logra una resistencia comparable.
