Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

FERROS FUNDIDOS Materiais - Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br)

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferros Fundidos

Classe de Liga Ferrosa com teores de carbono acima de 2,14% (na prática geralmente entre 3 – 4,5%C) além de outros elementos de liga.

Possuem temperaturas de fusão entre 1150 e 1300C (facilita a fundição de peças fabricadas com essas ligas).

Alguns ferros fundidos são muito frágeis sendo a fundição o processo de fabricação mais conveniente.

A cementita é um composto metaestável podendo, sob algumas circunstâncias em ferrita e grafita.

Fe3C 3Fe () + C (grafita)

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Diagrama Fe – Fe3C

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Diagrama Fe – C

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Formação da Grafita

A tendência para formação da grafita é regulada pela composição e pela taxa de resfriamento. A formação da grafita é promovida pela presença de silício em

concentrações superiores a aproximadamente 1%. Taxas de resfriamento mais lentas favorecem a grafitização.

Para a maioria dos ferros fundidos o carbono existe como grafita, e tanto a microestrutura quanto o comportamento mecânico dependem da composição e do tratamento térmico.

Tipos mais comuns: Cinzento; Nodular; Branco; Maleável; Vermicular.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Cinzento

Composição: Carbono: 2,5 – 4,0%; Silício: 1,0 – 3,0%.

Para a maioria destes materiais a grafita existe na forma de flocos (semelhante aos flocos de milhos), geralmente envolvidos por uma matriz de ferrita ou perlita.

A superfície fraturada apresenta aspecto acinzentado devido a presença dos flocos de grafita.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Cinzento Mecanicamente o ferro fundido cinzento é comparativamente pouco

resistente e frágil em tração, como consequência da microestrutura. Os flocos de grafita funcionam como pontos concentradores de

tensão. A resistência e a ductilidade são maiores sob cargas de compressão. São muito eficientes no amortecimento de energia vibracional. Exibem ainda elevada resistência ao desgaste. Possuem também alta fluidez na temperatura de fundição. São os materiais mais baratos.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Cinzento

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Nodular ou Dúctil

Formado a partir da adição de pequena quantidade de Magnésio e/ou Cério ao ferro fundido cinzento antes da fundição.

A grafita se forma sob a forma de nódulos ou esferas. A fase matriz pode ser ferrita ou perlita, dependendo do

tratamento térmico.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Nodular ou Dúctil

Esses ferros fundidos são muito mais resistentes e dúcteis. As características são comparáveis as dos aços. Aplicações incluem válvulas, corpos de bombas, virabrequins,

engrenagens, entre outros elementos automotivos e de máquinas.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Branco

Contém baixo teor de silício (menos que 1%) e altas taxas de resfriamento a maioria do carbono existe na forma de cementita.

Devido a microestrutura a fratura apresenta-se esbranquiçada. Peças grandes podem apresentar externamente seções de

FoFo branco e internamente FoFo cinzento. Esse material é extremamente duro, porém também muito

frágil (usinagem virtualmente impossível). Uso limitado onde exige-se uma superfície muito dura e

resistente ao desgaste, sem alto grau de ductilidade – cilindros de laminação de laminadores.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Branco

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Maleável

Fabricado a partir do ferro fundido branco através de aquecimento entre 800 e 900C durante um período de tempo prolongado provocando a decomposição da cementita em grafita na forma de rosetas envolvidas por uma matriz de ferrita ou perlita dependendo da taxa de resfriamento.

Microestrutura semelhante a do FoFo Nodular. Apresentam resistência e ductilidade relativamente altas.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Nodular ou Dúctil

Aplicações representativas incluem barras de ligação, engrenagens de transmissão e cárteres do diferencial para a indústria automotiva, flanges, tubulações e peças de válvulas para serviços marítimos, em ferrovias e em outras áreas que envolvem serviços pesados.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Vermicular

O carbono existe como grafita. Teor de silício varia entre 1,7 e 3 %. Microestrutura é intermediária entre FoFo Cinzento e nodular. Quanto mais nodular a forma da grafita melhor sua ductilidade

e resistência. Características desejáveis em comparação a outros FoFos.

Maior condutividade térmica; Melhor resistência a choques térmicos; Menor oxidação em temperaturas elevadas.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Ferro Fundido Vermicular

Aplicações incluem blocos de motores a diesel, exaustores de distribuidores, carcaças de caixa de engrenagens, discos de freio para trens de alta velocidade e polias volantes.

Tecnologia dos Materiais I – Prof. Heiter Ewald (heiter@ifes.edu.br) – IFES - Aracruz

Comparação entre os Diversos Tipos de FoFos