Fundicin de hierro dctil o nodular En este tipo de hierro fundido el grafito se encuentra presente en forma de pequeas esferoides las cuales interrumpen con menor brusquedad que las hojuelas de grafito en un hierro gris, obteniendo una mayor resistencia y tenacidad del material, comparada con una estructura semejante como la del hierro gris. El hierro fundido nodular difiere con el maleable ya que este ltimo se obtiene generalmente mediante la solidificacin y no requiere de algn tratamiento trmico. Las esferoides son ms redondas que los agregados irregulares de carbono revenido encontrados en el hierro maleable.Los hierros nodulares fueron producto de un tratamiento realizado en la fusin del hierro gris, lo que causo que el grafito que estaba presente en forma de hojuelas se transformara en forma de esferas o ndulos.

El grafito esferoidal es producido por la adicin de uno ms elementos al metal fundido: magnesio, cerio, calcio, litio, sodio, bario y otros elementos producen tambin grafito esferoidal. De stos, el magnesio y el cerio son comercialmente los ms importantes y como el contenido total de carbono en el hierro nodular es el mismo que en hierro gris, las matrices ferriticas y perliticas se obtienen de manera similar a la de los hierros fundidos grises.Los hierros nodulares perlticos son ms fuertes pero menos dctiles que los ferrticos.Dependiendo de la estructura cristalina que tomen existen los siguientes tipos: Hierro Nodular Ferrtico Hierro Nodular Perltico Hierro Nodular Perltico-Ferrtico Hierro Nodular Martenstico Hierro Nodular Austentico Hierro Nodular Austemperizado

Hierro Nodular FerrticoEs una aleacin en donde las esferas de grafito se encuentran incrustadas en una matriz de ferrita; se le llama ferrita a una estructura bsicamente compuesta por Hierro puro, las propiedades ms importantes de esta aleacin son: Alta resistencia al impacto Moderada conductividad trmica Alta permeabilidad magntica En algunas ocasiones, buena resistencia a la corrosin Buena maquinabilidad

Hierro Nodular Perltico En esta aleacin las esferas de grafito se encuentran dentro de una matriz de perlita; la perlita es un agregado fino de ferrita y cementita (carburo de hierro Fe3C), sus propiedades son: Relativamente duro Alta resistencia Buena resistencia al desgaste Moderada resistencia al impacto Poca conductividad trmica Baja permeabilidad magntica Buena maquinabilidad

Hierro Nodular Perltico-FerrticoEn esta aleacin, las esferas de grafito estn mezcladas en una matriz de ferrita y perlita. Esta es la ms comn de las aleaciones de Hierro Nodular y sus propiedades se encuentran entre las propiedades de una estructura de Hierro Nodular Ferrtico y Hierro Nodular Perltico, tienen adems: Buena maquinabilidad Menor costo de fabricacin de las aleaciones de Hierro Nodular.

Hierro Nodular Martenstico Como producto de fundicin, el Hierro Nodular Martenstico es una aleacin dura y frgil, por lo tanto, raramente utilizada. Sin embargo, despus de un tratamiento trmico de templado (Martensita Templada), la aleacin tiene una alta resistencia tanto mecnica como a la corrosin, adems de una alta dureza la cual puede tener un rango de 250 HB (Dureza Brinell) a 300 HB.Hierro Nodular AustenticoEstos tipos de aleaciones son ampliamente utilizados por su buena resistencia mecnica, as como por su resistencia tanto a la corrosin como a la oxidacin, poseen adems, propiedades magnticas y una alta estabilidad de la resistencia mecnica y dimensionales a elevadas temperaturas.Hierro nodular austemperizadoEsta aleacin es la ms reciente dentro de los hierros nodulares y ofrece una combinacin de resistencia mecnica, dureza y resistencia al desgaste; adems de una excelente capacidad de deformacin, alta tenacidad, como tambin resistencia a la fractura.Las propiedades relevantes de los Hierros Nodulares Austemperizados son obtenidas por medio de un tratamiento trmico (con un control riguroso de la temperatura y el tiempo del tratamiento) y tiene como objetivo desarrollar una matriz con una estructura de bainita con ferrita (60%) y austenita retenida (estructura con alto contenido de carbn).La austenita retenida es trmicamente estable a bajas temperaturas, pero es difcil de maquinar. Sin embargo, bajo condiciones adecuadas de esfuerzos, puede transformarse localmente en martensita (estructura dura y frgil). La ventaja de esta caracterstica hace que los Hierros Nodulares Austemperizados sean utilizados en piezas en las que se desea que la dureza del material aumente conforme se van experimentando tensiones de carga locales, por ejemplo en flechas o en cojinetes.La manera de obtener el hierro nodular austemperizado es por medio de dos tratamientos trmicos continuos, los cuales se detallan a continuacin:Austenitizacin El tratamiento trmico de austenitizacin consiste en calentar la aleacin dentro de un rango de temperatura entre 815 a 920C, con la finalidad de formar estructuras cristalinas de Austenita homognea. La temperatura elegida para este tratamiento depende de la siguiente etapa del proceso, as como del tipo de estructura final buscada. Una vez que se ha seleccionado la temperatura de austenitizacin, la temperatura es controlada con una diferencia de +/- 10C. Austemperizado Una vez la aleacin se ha transformado en Austenita homognea, se transfiere rpidamente al horno de austemperizado, en donde se utilizan diferentes tipos de baos de sales para mantener la temperatura en un rango de 230 a 400C, en este paso se busca la transformacin de la Austenita en Bainita (Ausferrita). De acuerdo con las propiedades requeridas de la aleacin, es como se selecciona la temperatura de austemperizado, aqu el control de temperatura y el tiempo del tratamiento trmico es de suma importancia.Etapas de la transformacin del austemperizado En la figura, se puede apreciar un ciclo tpico del tratamiento trmico de austemperizado, en donde la pieza de fundicin es austenitizada (formacin de Austenita) entre 850 y 950C, templada posteriormente en un bao de sal o aceite en un rango de temperatura de 300-500C y mantenida a esta temperatura por el tiempo necesario para lograr la transformacin [9] de la austenita en bainita.La transformacin isotrmica, en el intervalo de temperatura del austemperizado se realiza en dos etapas: Etapa 1 (transformacin parcial de austenita): ()+() (1) Etapa 2 (descomposicin de la austenita metaestable): () + carburos donde: : austenita homognea(): ferrita sobresaturada con carbono (): austenita metaestable con alto contenido de carbono : ferrita + carburos: Bainita superior o inferior

Elementos aleantes y sus efectosEl efecto de los elementos aleantes determinan las tendencias de transformacin microestructural durante el tratamiento trmico de los hierros nodulares.Aleacin con Molibdeno Incrementa la solubilidad del carbono en la austenita y baja el coeficiente de difusin, incrementando el volumen de austenita estabilizada y disminuye el contenido de ferrita. El efecto sobre la templabilidad es diez veces superior al cobre. Forma carburos muy difciles de disolver. Se usa especialmente en piezas de gran seccin. Con contenidos superiores al 0.3% se incrementa la segregacin, lo cual es nocivo en algunas fundiciones.Nquel Disminuye la transferencia de carbono entre la matriz y los ndulos de grafito. Tiene un efecto marcado sobre la temperatura, ya que es un elemento estabilizador de la fase austentica, por lo tanto disminuye la temperatura de austenitizacin (transformacin a austenita). El nquel incrementa el tiempo del tratamiento de austemperizado, requerido para alcanzar el mximo esfuerzo tensil para cualquier temperatura. Existe acuerdo para sealar que, incrementando el contenido de nquel en las fundiciones nodulares austemperizadas, se incrementa la ductilidad, alcanzando la mxima alrededor del 2.0%; a mayores contenidos hay una cada gradual en esta propiedad. Por otra parte, la resistencia a la tensin disminuye cuando se incrementa el contenido de nquel y dentro de un rango de temperatura del austemperizado de 300 a 400C.Cobre De efectos similares al nquel, pero ms econmico, se agrega para aumentar la capacidad de templado. Es un promotor efectivo de la perlita en las fundiciones de hierro. Crea una barrera para la difusin del carbono, por lo que retarda el tiempo de austenitizacin. No se ha reportado que altere el inicio de la transformacin en el austemperizado, pero se cree que retarda la aparicin de carburos y por ende retarda la 2 etapa, por lo que ampla el intervalo de tiempo donde se tiene la mxima ductilidad y resistencia al impacto.

Aplicaciones de Hierro NodularAlgunas aplicaciones tpicas del hierro nodular son: Cigeales, pistones, y cabeza de cilindros para automviles y motores diesel En aceras, rodillos de trabajo, puertas para horno, rodetes de mesa y cojinetes. Llaves para tuercas, palancas, manivelas, marcos de sujecin y chucks. Troqueles diversos para dar forma al acero, aluminio, bronce, latn y titanio.

Es de mencionar que muchos elementos de maquinas que tradicionalmente eran de fundicin gris o acero se estn sustituyendo por fundicin nodular.