El hierro fundido es una aleación ferrosa que se fabrica refundiendo arrabio en un horno de capola hasta que se licua. El hierro fundido se vierte en moldes o coladas para fabricar productos de hierro colado de las dimensiones requeridas. En función de la aplicación de la fundición, los elementos de aleación que se añaden al horno difieren. Los elementos de aleación más comunes son el carbono y el silicio. Otros elementos de aleación que se añaden son cromo, molibdeno, cobre, titanio, vanadio, etc.
Según los elementos de aleación añadidos, la variación en la solidificación del hierro fundido y el tratamiento térmico empleado, su microestructura puede variar. Según la aplicación y las propiedades mecánicas preferidas, las piezas fundidas de hierro se pueden clasificar de la siguiente manera.
Hierro fundido blanco
Cuando la fundición blanca se fractura, se observan grietas blancas en toda la pieza debido a la presencia de impurezas de carburo. La fundición blanca es dura pero frágil. Tiene un menor contenido de silicio y un punto de fusión bajo. El carbono presente en la fundición blanca se precipita y forma partículas grandes que aumentan su dureza. Es resistente a la abrasión y rentable, lo que la hace útil en diversas aplicaciones, como barras elevadoras y revestimientos de carcasas en molinos, superficies de desgaste de bombas, bolas y anillos de pulverizadores de carbón, etc.
La fundición gris es la más versátil y ampliamente utilizada. La presencia de carbono provoca la formación de escamas de grafito que impiden el paso de grietas cuando el material se rompe. En cambio, al romperse, el grafito inicia numerosas grietas nuevas. La fundición fracturada presenta un color grisáceo, de ahí su nombre. Las escamas de grafito hacen que la fundición gris presente baja resistencia al impacto. Además, carece de elasticidad y presenta baja resistencia a la tracción.
Sin embargo, las láminas de grafito confieren al hierro fundido una excelente maquinabilidad, propiedades de amortiguación y buenas propiedades lubricantes, lo que lo hace útil en numerosas aplicaciones industriales. La microestructura de grafito del hierro fundido presenta una matriz compuesta por ferrita, perlita o una combinación de ambas. El hierro gris fundido presenta mayor fluidez y se expande bien durante la solidificación o congelación del hierro fundido. Esto lo ha hecho útil en industrias como la agricultura, la automoción, las fábricas textiles, etc.
La fundición maleable es básicamente hierro blanco sometido a un tratamiento térmico para convertir el carburo en grafito. El hierro fundido resultante tiene propiedades que varían con respecto a la fundición gris y blanca. En el caso de la fundición maleable, la estructura del grafito se forma en partículas esferoidales irregulares, en lugar de las escamas que suelen presentarse en la fundición gris. Esto hace que la fundición maleable se comporte como acero bajo en carbono. Existe una contracción considerable que resulta en una reducción de la producción de hierro fundido y un aumento de los costos. La fundición maleable se puede identificar fácilmente por sus bordes romos.
La fundición dúctil es otro tipo de aleación ferrosa que se utiliza como material de ingeniería en numerosas aplicaciones. Para producirla, se añade una pequeña cantidad de magnesio al hierro fundido, lo que altera la estructura del grafito resultante. El magnesio reacciona con el oxígeno y el azufre del hierro fundido, dando lugar a un grafito en forma de nódulo, que le ha valido el nombre de fundición nodular. Al igual que el hierro maleable, la fundición dúctil es flexible y presenta una relación tensión-deformación lineal. Se puede fundir en diversos tamaños y espesores.