Propiedades generales de los metales
Para el ingeniero principiante quizá resulte confusa la elevada variedad de materiales útiles en ingeniería. No hay suficiente espacio en este libro para tratar con todo detalle sobre el tema de la selección de materiales. En la bibliografía de este capitulo se incluyen varias referencias, alentando al lector a que las utilice. Asimismo, en el apéndice C de este libro se incluyen tablas de información sobre propiedades mecánicas para un conjunto limitado de materiales. Los módulos de Young para varios metales de ingeniería. En las secciones que siguen se intenta dar algo de información general y guías de acción para el ingeniero, a fin de ayudarlo a identificar los materiales que pudieran ser adecuados en alguna situación de diseño. Se espera que el ingeniero practicante se apoyara de manera importante en la experiencia y en la ayuda disponible por parte de los fabricantes de materiales para la selección del material optimo para cada uno de los diseños. Además, se publican muchas referencias detalladas sobre datos de propiedades para la mayor parte de los materiales de ingeniería. Algunas de estas referencias aparecen en la bibliografía de este capitulo.
Hierros de fundición
Los hierros fundidos constituyen una familia completa de materiales. Sus principales ventajas son un costo relativamente bajo y su facilidad de fabricación. Algunos son débiles a la tensión comparados con los aceros, pero al igual que la mayor parte de los materiales fundidos tienen altas resistencias ala compresión. Su densidades ligeramente inferior ala del acero en aproximadamente 0.25 lb/in3 (ó 920 kg/m3). La mayoría de los hierros fundidos no exhiben una relación lineal esfuerzo-deformación por debajo del limite elástico, es decir, no obedecen la ley de Hooke. Su modulo de elasticidad E se estima trazando una línea desde el origen basta un punto sobre la curva a la cuarta parte de la resistencia máxima ala tensión yen el rango de 14-25 Mpsi (97-172 MPa). La composición química del hierro fundido difiere de la del acero principalmente por su mayor contenido de carbono, entre 2 y 4.5%. Esta considerable cantidad de carbono, presente en algunos hierros fundidos en forma de grafito, hace que estas aleaciones sean fáciles de vaciar como líquido de fundición y también fáciles de maquinar cuando pasan a solidas. El procedimiento de fabricación mas común es el vaciado en arena, con operaciones de maquinado subsecuentes. Los hierros fundidos, en cambio, no se sueldan con facilidad.
HIERRO DE FUNDICIÓN BLANCO Es un material muy duro y frágil. Es difícil de maquinar y tiene usos limitados, como recubrimientos para mezcladoras de cemento, donde es necesaria su dureza.
HIERRO DE FUNDICIóN GRIS Es el hierro colado de uso mas común. Sus escamas de grafito le dan apariencia y nombre. La ASTM gradúa el hierro gris en siete clases, basadas en resistencia mínima ala tensión en kpsi. La clase 20 tiene una resistencia a la tensión mínima de 20 kpsi (138 MPa). Los números de clase 20, 25, 30, 35, 40, 50 Y ó0 a continuación van representando el punto de fluencia a la tensión en kpsi. Su costo aumenta al incrementar su resistencia a la tensión. Esta aleación es fácil de vaciar como fusión líquida y fácil de maquinar como solido; además, ofrece buena amortiguación acústica.
Esto la hace de elección popular para bastidores de maquinas, bloques motores, rotores y tambores de frenos, etcétera. Las escamas de grafito también le dan buena lubricidad y resistencia al desgaste. Su resistencia ala tensión relativamente baja hace que no se utilice donde estén presentes grandes cargas a la flexión o a la fatiga, aunque a veces se utilizan en cigüeñales de motores de bajo costo. Si esta lubricada, funciona razonablemente bien en contacto con el acero.
HIERRO DE FUNDICIÓN MALEABLE Tiene una resistencia ala tensión mas elevada que el hierro de fundición gris, pero no se desgasta igual de bien. El punto de fluencia a la tensión puede ir desde 50 basta 120 kspi (345 a 827 MPa), dependiendo de la fórmula. Se utiliza en piezas donde estén presentes esfuerzos a la flexión.
HIERRO DE FUNDICIÓN NODULAR (DÚCTIL) Tiene el punto de fluencia ala tensión mas elevado de todos los hierros fundidos, yendo desde 70 basta 135 kpsi ( 480 a 930 MPa). El nombre nodular proviene del hecho que sus partículas de grafito son de forma esferoidal. La fundición de hierro dúctil tiene un módulo de elasticidad superior (unos 25 Mpsi { 172 GPa}) al hierro de fundición gris, y exhibe una curva lineal esfuerzo-deformación. Es mas tenaz, mas resistente, mas dúctil y menos poroso que el hierro de fundición gris. Se trata del hierro fundido de elección para piezas sujetas a cargas por fatiga, como cigüeñales, pistones y levas.
Seepsa: tanques de almacenamiento
