La principal diferencia entre el aluminio fundido y el hierro fundido es la densidad; el aluminio fundido es ligero (≈ 2.7 g/cm³), mientras que el hierro fundido es pesado (≈ 7.2 g/cm³). El aluminio se enfría rápidamente, disipa el calor, resiste la corrosión y se mecaniza con facilidad. El hierro soporta mayores cargas de compresión, retiene el calor, cuesta menos por kilogramo y se funde a 1 °C, frente a los 150 °C del aluminio.
El hierro fundido es fundamentalmente una aleación de hierro y carbono, que se distingue del acero por su contenido de carbono significativamente mayor, que suele oscilar entre el 2 % y el 4 % en peso. Esta alta concentración de carbono es el principal factor determinante de sus propiedades características. Otro elemento crucial es el silicio (Si), presente en una proporción del 1 al 3 % en peso, que no actúa principalmente como reforzante, sino como un facilitador crucial del proceso de fundición, al promover la formación de grafito y mejorar la fluidez del metal fundido.
En la forma más común, el hierro fundido gris, el exceso de carbono precipita de la solución de hierro para formar escamas de grafito distribuidas por toda la estructura metálica.
Cuando el hierro fundido se enfría muy rápidamente, el carbono no tiene tiempo de precipitarse como grafito. En cambio, se combina químicamente con el hierro para formar carburo de hierro (Fe₃C), un compuesto conocido como cementita.
Una innovación importante en la metalurgia ferrosa fue el descubrimiento de que añadir una pequeña cantidad de un agente nodulizante, típicamente magnesio (Mg), al hierro fundido antes de la fundición altera drásticamente la morfología del grafito. En lugar de formar escamas afiladas, el grafito precipita en forma de esferoides o nódulos discretos.
Este tipo se produce sometiendo la fundición blanca a un tratamiento térmico prolongado (recocido). Este proceso rompe la estructura cementítica, dura y frágil, y provoca que el carbono se reorganice en agregados irregulares y redondeados de grafito.
A diferencia del hierro fundido, donde el carbono es el único elemento de aleación dominante, el aluminio fundido es un sistema complejo donde un conjunto de elementos trabaja sinérgicamente para lograr las propiedades deseadas. El metal base, aluminio (Al), constituye típicamente entre el 80 % y el 95 % de la aleación, y su inherente baja densidad y resistencia a la corrosión se ven potenciadas mediante adiciones cuidadosamente controladas.
| Elemento | Hierro fundido gris | Fundición dúctil | Aluminio A380 | Aluminio A356 |
|---|---|---|---|---|
| Hierro (Fe) | ~ 93.7 - 95.5 | ~ 93.7 - 95.5 | ≤ 1.3 | ≤ 0.2 |
| Aluminio (Al) | – | – | 80.25 – 83.25 | 91.1 – 93.3 |
| Carbono (C) | 2.5 – 4.0 | 3.0 – 3.5 | – | – |
| Silicio (Si) | 1.0 – 3.0 | 2.0 – 2.8 | 7.5 – 9.5 | 6.5 – 7.5 |
| Cobre (Cu) | – | <0.1 | 3.0 – 4.0 | ≤ 0.2 |
| Magnesio (Mg) | – | 0.03 – 0.06 | ≤ 0.1 | 0.25 – 0.45 |
| Manganeso (Mn) | 0.2 – 1.0 | 0.1 – 1.0 | ≤ 0.5 | ≤ 0.1 |
| Fósforo (P) | 0.02 – 1.0 | 0.01 – 0.1 | – | – |
| Azufre (S) | 0.01 – 0.12 | <0.02 | – | – |
| Propiedad | Aluminio moldeado | Hierro fundido |
|---|---|---|
| Peso | 169 libras por pie cúbico | 450 libras por pie cúbico |
| Resistencia a la Corrosión | Naturalmente resistente a la oxidación | Se oxida sin capa protectora |
| Retención de calor | Se calienta y se enfría rápidamente. | Conserva el calor durante horas. |
| Mantenimiento | Mantenimiento mínimo | Requiere condimentar y engrasar. |
| Fortaleza | Menor resistencia a la tracción (19,000 48,000-XNUMX XNUMX PSI) | Mayor resistencia a la tracción (20,000-60,000 PSI) |
| Costo | Generalmente más caro | Menos costoso |
| punto de fusión | 1,220 ° F | 2,100 ° F |
| Conductividad Térmica | 96-205 W/m·K | 46-55 W/m·K |
| Fragilidad | Más dúctil, menos propenso a agrietarse. | Frágil, puede agrietarse por el impacto. |
| Color: | Gris-plata | Gris oscuro a negro |
| Magnetismo | No magnético | Magnético |
| maquinabilidad | Más fácil de mecanizar y dar forma. | Más difícil de mecanizar |
