Materiales y tratamientos

Materiales ferrosos: aceros y fundiciones

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¡Bienvenidos nuevamente al blog de Welectronic! Cuando abres un plano y ves “SAE 1045”, “ASTM A36” o “fundición gris”, estás ante una decisión de material que determina cuánto dura la pieza, cómo se mecaniza y si se puede soldar. Los materiales ferrosos (aquellos cuya base es el hierro) son los más usados en planta: aceros y fundiciones. Aquí aprenderás a distinguirlos y a elegir con criterio.


1. Aceros: tipos y características

Cinco tipos de acero: bajo carbono, medio carbono, alto carbono, aleados e inoxidables, con microestructura, propiedades y usos
Aceros: tipos, microestructura, propiedades y usos. Fuente: ficha técnica Welectronic.

El acero es una aleación de hierro con carbono (hasta aproximadamente 2 %). El contenido de carbono es la primera pista de su comportamiento: a más carbono, más dureza y resistencia, pero menos ductilidad y soldabilidad.

Escala de porcentaje de carbono con las bandas de acero bajo, medio y alto carbono y la zona de fundiciones
Los rangos de carbono de aceros y fundiciones. Diagrama original Welectronic.

2. Fundiciones: tipos y características

Fundición gris, nodular y blanca con su microestructura, características y usos
Fundiciones: grafito en láminas, en nódulos o carburos. Fuente: ficha técnica Welectronic.

Las fundiciones tienen más carbono que el acero (por encima de ≈ 2 %), funden a menor temperatura y se moldean fácilmente. Lo que cambia entre ellas es la forma en que aparece el carbono:

3. Propiedades comparativas, soldabilidad y mecanizado

Tabla comparativa de propiedades de aceros y fundiciones y resumen de soldabilidad y mecanizado
Comparativa de propiedades, soldabilidad y mecanizado. Fuente: ficha técnica Welectronic.

Algunas conclusiones clave de la tabla:

4. Códigos de color y selección rápida

Códigos de color para identificar materiales ferrosos en el almacén y tabla de selección rápida por necesidad
Códigos de color y selección rápida. Fuente: ficha técnica Welectronic.

La ficha propone una convención práctica para marcar barras en almacén: azul (aceros al carbono), verde (aceros aleados), amarillo (inoxidables), gris (fundición gris), naranja (fundición nodular) y blanco (fundición blanca).

Dato práctico: esa codificación es una convención interna de taller, no una norma universal; cada empresa o proveedor puede usar otra. Los colores nunca reemplazan la identificación metalográfica o química: verifica siempre los certificados del material.

Para elegir, parte de la necesidad principal: alta resistencia y tenacidad (acero aleado, fundición nodular); bajo costo y buena maquinabilidad (acero de bajo carbono, fundición gris); resistencia al desgaste (acero de alto carbono, aleados al Cr–Mo, fundición blanca); resistencia a la corrosión (inoxidables); amortiguamiento de vibraciones (fundición gris); y condiciones extremas de temperatura y fatiga (aleados especiales, fundición nodular). Considera siempre carga, ambiente, temperatura, mantenimiento y el costo del ciclo de vida.

5. Fallas comunes en servicio

Seis fallas comunes: corrosión, desgaste abrasivo, fatiga, fractura frágil, deformación y porosidad
Fallas comunes de materiales ferrosos. Fuente: ficha técnica Welectronic.

Define primero la función de la pieza y las condiciones reales de trabajo: el material correcto y los tratamientos (térmicos y superficiales) son la clave para lograr seguridad, confiabilidad, mayor vida útil y menor costo total.

6. Dos cálculos para el día a día

Masa = Volumen × Densidad · Rm (MPa) ≈ 3,45 × HB (aceros al carbono y aleados)

Densidades orientativas: acero ≈ 7,85 g/cm³ y fundición gris ≈ 7,2 g/cm³ (varía con la composición). La relación Rm ≈ 3,45 × HB es una estimación empírica muy usada para aceros; no la apliques a fundiciones ni a inoxidables austeníticos. Conocer la masa antes de pedir una barra o de izar una pieza es básico en planta.


✅ 5 Problemas Resueltos

Problema 1: Clasifica un acero con 0,45 % de carbono y menciona dos usos típicos.
Solución:
0,45 % C está entre 0,25 y 0,60 %: es un acero de medio carbono. Usos típicos: ejes, pernos, bielas y árboles de transmisión.
Problema 2: Calcula la masa de una barra de acero redonda de 40 mm de diámetro y 500 mm de largo (densidad 7,85 g/cm³).
Solución:
Convierte a centímetros: Ø = 4 cm, L = 50 cm
V = π/4 · 4² · 50 = 628,32 cm³
m = 628,32 · 7,85 = 4.932 g
m ≈ 4,93 kg
Problema 3: La misma barra del problema anterior, pero de fundición gris (7,2 g/cm³). ¿Cuánto pesa?
Solución:
m = 628,32 cm³ · 7,2 g/cm³ = 4.524 g
m ≈ 4,52 kg, un 8 % menos que el acero (la fundición gris es algo más liviana).
Problema 4: Un acero tiene una dureza de 180 HB. Estima su resistencia a la tracción.
Solución:
Rm ≈ 3,45 · 180 = 621 MPa (≈ 621 MPa). Es una estimación: sirve para una verificación rápida en taller, no reemplaza el ensayo de tracción.
Problema 5: Debes elegir el material de la base de una máquina que vibra y que se fabricará por fundición. Una base de 600 × 400 × 100 mm, ¿qué material usas y cuánto pesaría?
Solución:
Necesitas amortiguamiento de vibraciones y buena colabilidad: fundición gris.
V = 6 · 4 · 1 dm = 24 dm³ (= 24.000 cm³)
m = 24 · 7,2 = 172,8 kg (como bloque macizo; una base real lleva nervios y huecos y pesa menos).

🏋️ 5 Ejercicios Propuestos

Ejercicio 1: Un acero para resortes tiene 0,85 % de carbono. ¿En qué grupo cae y por qué conviene?
Está entre 0,60 y 1,05 %: alto carbono. Se usa en resortes y herramientas por su alta dureza y resistencia, con la contrapartida de baja ductilidad y soldabilidad limitada.
Ejercicio 2: Calcula la masa de un eje de acero de 30 mm de diámetro y 1.200 mm de largo (7,85 g/cm³).
Ø = 3 cm, L = 120 cm → V = π/4 · 3² · 120 = 848,23 cm³
m = 848,23 · 7,85 / 1.000 = 6,66 kg
Ejercicio 3: Un acero mide 220 HB. Estima Rm.
3,45 · 220 = 759 MPa
Ejercicio 4: Una barra almacenada está pintada de naranja según la convención de la ficha. ¿Qué material sería y qué debes hacer antes de usarla?
Según la convención, fundición nodular (dúctil). Antes de usarla verifica el certificado del material, porque el color no reemplaza la identificación química o metalográfica.
Ejercicio 5: Calcula la masa de un cilindro de acero de 50 mm de diámetro y 200 mm de largo.
Ø = 5 cm, L = 20 cm → V = π/4 · 5² · 20 = 392,70 cm³
m = 392,70 · 7,85 / 1.000 = 3,08 kg

🧠 Quiz de conocimiento

Se seleccionarán 7 preguntas al azar de nuestra base de 10. Tu nota se calcula sobre 20.