Fundición gris (EN-GJL / GG25)

La fundición gris o fundición de grafito laminar es una aleación de hierro con un 2,5-4 % de carbono y un 1-3 % de silicio en la que, gracias al efecto grafitizante del silicio y a velocidades de enfriamiento moderadas, el carbono solidifica en forma de láminas de grafito dispersas en una matriz perlítica o ferrítico-perlítica. Esas láminas dan a la fractura su característico color gris (de ahí el nombre) y gobiernan sus propiedades: rigidez algo menor que la del acero, fragilidad relativa a tracción, enorme resistencia a compresión, extraordinaria capacidad de amortiguación de vibraciones y una maquinabilidad excelente.

La norma europea UNE-EN 1561 clasifica los grados por su resistencia a tracción: de EN-GJL-150 a EN-GJL-350 (el número indica la Rm mínima en MPa en probeta de 30 mm). El grado más extendido en construcción mecánica es el EN-GJL-250, el clásico GG-25 de la antigua norma alemana DIN 1691, denominación que sigue dominando los planos en España.

Es el material por excelencia de las piezas obtenidas por moldeo en arena que después pasan por el taller de mecanizado: bancadas de máquina-herramienta, carcasas de reductores, bloques y culatas de motor, poleas, volantes o platos. Su bajo coste por kilogramo, su colabilidad (permite formas complejas y paredes variables) y la facilidad con que se mecaniza explican que siga siendo insustituible pese a la competencia de la fundición nodular y de las construcciones soldadas.

La EN 1561 no fija una composición química, sino propiedades mecánicas: la química queda a criterio del fundidor para alcanzar el grado. Una composición típica de un EN-GJL-250 (GG-25) es:

Elemento	% en masa (típico)
Carbono (C)	3,1 – 3,4
Silicio (Si)	1,9 – 2,3
Manganeso (Mn)	0,6 – 0,9
Fósforo (P)	≤ 0,15
Azufre (S)	≤ 0,12

Conceptos metalúrgicos clave:

• El carbono equivalente (CE = %C + (%Si + %P)/3) controla la cantidad y tamaño del grafito: valores próximos al eutéctico (4,3) dan más grafito y menos resistencia; los grados altos (GJL-300/350) trabajan con CE más bajos.
• El silicio promueve la grafitización; el manganeso estabiliza la perlita y neutraliza el azufre.
• El espesor de pared importa tanto como la química: la misma colada da más dureza y resistencia en paredes delgadas (enfriamiento rápido) y estructuras más bastas en secciones gruesas. Las esquinas y superficies en contacto con el molde pueden presentar temple inverso o costra dura (carburos, arena vitrificada) que castiga la herramienta en la primera pasada.
• Pequeñas adiciones de Cr, Cu o Sn afinan la perlita en grados resistentes; las fundiciones aleadas y las de grafito esferoidal (EN-GJS) son familias aparte.

Grados de la UNE-EN 1561 y propiedades orientativas (probeta Ø30 mm):

Grado	Antigua DIN	Rm (MPa)	Dureza (HB)	Matriz típica
EN-GJL-150	GG-15	150 – 250	125 – 205	Ferrítico-perlítica
EN-GJL-200	GG-20	200 – 300	150 – 230	Perlítica
EN-GJL-250	GG-25	250 – 350	180 – 250	Perlítica
EN-GJL-300	GG-30	300 – 400	200 – 275	Perlítica fina
EN-GJL-350	GG-35	350 – 450	220 – 290	Perlítica fina

Características singulares:

• Resistencia a compresión 3 a 4 veces superior a la de tracción (un GJL-250 supera los 800 MPa a compresión), lo que orienta el diseño: la fundición gris trabaja bien comprimida.
• Módulo elástico variable con el grado y la tensión: 80-130 GPa, inferior al del acero.
• Amortiguación de vibraciones un orden de magnitud mayor que la del acero, la razón de su empleo en bancadas y estructuras de máquina-herramienta.
• Densidad: 7,1 – 7,2 g/cm³.
• Conductividad térmica: 45 – 50 W/(m·K), alta gracias al grafito; favorece la estabilidad térmica de las bancadas.
• Prácticamente insensible a la entalla en fatiga (las láminas de grafito ya actúan como microentallas internas).
• Buena resistencia al desgaste en deslizamiento: el grafito actúa como lubricante sólido (guías, camisas de cilindro).

La fundición gris ofrece una de las mejores maquinabilidades entre los materiales férreos. Las láminas de grafito fragmentan la viruta (viruta corta, discontinua, en escamas), lubrican el corte y reducen las fuerzas: se mecaniza rápido, con poca potencia y sin problemas de evacuación de viruta. Como contrapartida, el polvo de grafito y los micropolvos abrasivos exigen protecciones y aspiración adecuadas en la máquina, y la costra de fundición superficial (arena adherida, carburos de temple inverso) obliga a que la primera pasada entre por debajo de la corteza con plaquita tenaz.

Parámetros orientativos para EN-GJL-250 (180-250 HB):

Operación	Herramienta	Vc (m/min)	Avance
Torneado desbaste	Metal duro K20-K35	120 – 200	0,25 – 0,50 mm/rev
Torneado acabado	Metal duro K05-K15	180 – 280	0,10 – 0,25 mm/rev
Torneado/fresado alta velocidad	Cerámica Si₃N₄	400 – 800	0,15 – 0,40 mm/rev
Fresado planeado	Metal duro / cerámica	120 – 250 / 400 – 700	0,10 – 0,30 mm/diente
Taladrado	Broca metal duro	80 – 120	0,15 – 0,35 mm/rev

Es el material clásico del mecanizado en seco: no forma filo de aportación y la viruta corta no necesita refrigerante para evacuarse; de hecho, el refrigerante mezclado con polvo de grafito forma lodos abrasivos. En producción en serie (automoción) se tornea y fresa con cerámicas de nitruro de silicio y CBN a velocidades muy altas. El roscado y escariado no presentan dificultades; los bordes de salida tienden a desconcharse (desportillado), por lo que conviene achaflanar o programar salidas suaves.

La fundición gris domina allí donde se piden formas complejas moldeadas, estabilidad y amortiguación:

• Máquina-herramienta: bancadas, columnas, carros, mesas y cabezales; la combinación de rigidez, amortiguación y estabilidad dimensional (tras envejecimiento o estabilizado) sigue sin rival económico. Los fabricantes españoles de máquina-herramienta consumen grandes tonelajes de GJL-250/300.
• Automoción e industria: bloques de motor, culatas, tambores y discos de freno, volantes de inercia, cárteres.
• Bienes de equipo: carcasas de reductores y multiplicadoras, cuerpos de bomba y de válvula de baja presión, soportes de rodamiento, poleas, platos de garras.
• Hidráulica y saneamiento: aunque la tubería de presión migró a la fundición dúctil (EN-GJS), la gris persiste en piezas de registro y accesorios.
• Contrapesos y elementos de lastre, aprovechando su densidad y bajo coste.

Para el taller de mecanizado, las piezas de fundición gris llegan habitualmente como brutos de fundición con creces de 3-8 mm que hay que planear, mandrinar, taladrar y roscar respetando las referencias de moldeo. El control dimensional debe considerar las tensiones residuales del moldeo: en piezas de precisión (bancadas rectificadas, carcasas de mecanizado fino) se intercala un estabilizado o desbaste previo antes del acabado. Cuando la pieza exige ductilidad o resistencia a impacto se pasa a fundición nodular EN-GJS o a acero moldeado.

Normas de referencia:

• UNE-EN 1561: fundición gris de grafito laminar; define los grados EN-GJL-150 a EN-GJL-350 (también designación numérica EN-JL1020 a EN-JL1070) por resistencia a tracción o por dureza (clases HB).
• DIN 1691 (histórica): origen de las populares designaciones GG-15 a GG-40, todavía omnipresentes en planos.
• UNE 36111 (histórica): clasificación española antigua (FG-15 a FG-35).
• ISO 185: clasificación internacional equivalente.
• ASTM A48: clases estadounidenses por resistencia en ksi (la clase 35/40 ≈ GJL-250).
• EN 1559-1/-3: condiciones técnicas de suministro de piezas moldeadas de fundición.

En los pedidos debe indicarse el grado, la norma, el estado (bruto, granallado, estabilizado, premecanizado) y los requisitos de ensayo: la resistencia se verifica sobre probetas fundidas aparte o adosadas, no sobre la pieza, y la dureza Brinell sobre zonas acordadas del bruto. Para piezas con responsabilidad se especifican además ensayos de ultrasonidos o partículas magnéticas limitados (el grafito laminar dificulta los UT) y certificado EN 10204 3.1. La equivalencia rápida GG-25 = EN-GJL-250 = ASTM A48 clase 40 resuelve la mayoría de las traducciones de plano que llegan al taller.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa la designación EN-GJL-250 o GG-25?

EN-GJL-250 es la designación de la norma europea EN 1561: GJL identifica la fundición gris de grafito laminar y 250 la resistencia mínima a tracción en MPa medida en probeta de 30 mm. GG-25 es la denominación equivalente de la antigua norma alemana DIN 1691, todavía habitual en planos; la antigua designación española era FG-25.

¿Por qué la fundición gris se mecaniza tan bien?

Las láminas de grafito interrumpen la matriz metálica y fragmentan la viruta, que sale corta y en escamas, con fuerzas de corte bajas y sin filo de aportación. Permite velocidades altas (120-280 m/min con metal duro, 400-800 m/min con cerámica) y mecanizado en seco. Sus inconvenientes son el polvo abrasivo y la costra dura superficial del moldeo.

¿La fundición gris se puede soldar?

Es de soldabilidad muy limitada: su alto carbono forma estructuras frágiles (ledeburita, martensita) al enfriar la zona soldada. Las reparaciones se hacen con electrodos de níquel, precalentamiento a 300-600 °C y enfriamiento lento, o por cosido mecánico en frío. Para recuperación de superficies funcionales se emplean también recargues como el laser cladding con materiales compatibles.

¿Cuándo usar fundición nodular en lugar de fundición gris?

Cuando la pieza necesita ductilidad, resistencia al impacto o a tracción elevadas: la nodular (EN-GJS, grafito esferoidal) alcanza 400-900 MPa con alargamientos del 2-22 %. La gris gana en amortiguación, colabilidad, conductividad térmica, maquinabilidad y coste, por lo que sigue siendo la elección de bancadas, carcasas estáticas y piezas a compresión.

¿Por qué las bancadas de máquina-herramienta son de fundición gris?

Porque amortigua las vibraciones unas diez veces mejor que el acero, lo que mejora el acabado superficial y la vida de las herramientas; admite formas moldeadas complejas con nervios internos; tiene buena estabilidad dimensional tras estabilizado, y sus guías presentan buen comportamiento al desgaste gracias al grafito. Las alternativas modernas son el hormigón polímero y las estructuras soldadas rellenas.