Ferro Fundido apresentação
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FERRO FUNDIDOIRMÃO DOAÇO
O FERRO FUNDIDO Ferro (do latim ferrum) é um elemento químico, símbolo Fe,
de número atômico 26 (26 prótons e 26 elétrons) e massa atómica 56 u. à temperatura ambiente, o ferro encontra-se no estado sólido. É extraído da natureza sob a forma de minério de ferro que, depois de passado para o estágio de ferro-gusa, através de processos de transformação, é usado na forma de lingotes. Adicionando-se carbono dá-se origem a várias formas de aço.
O ferro tem sido historicamente importante, até mesmo um período da história recebeu o nome de Idade do Ferro.
O ferro, atualmente, é utilizado extensivamente para a produção de aço, liga metálica para a produção de ferramentas, máquinas, veículos de transporte ( automóveis, navios, etc. ), como elemento estrutural de pontes, edifícios, e uma infinidade de outras aplicações.
IRMÃO DO AÇO O ferro fundido, também chamado de irmão do aço, é uma liga de ferro
em mistura com os elementos, carbono e silício. Forma uma liga metálica de ferro, carbono (a partir de 2 a 4,5% ), silício (entre 1 e 3%) e podendo conter também outros elementos químicos.
Sua diferença para o aço é que este também é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, mas com percentagens entre 0,008 e 2,11%.
Os ferros fundidos dividem-se em três tipos principais: branco, cinzento e nodular.
Além desses três tipos principais de ferro fundido, destacam-se como ligas de ferro fundido, outros dois tipos e não menos importantes.
Ferro Fundido Maleável
Ferro Fundido Nodular Austemperado
OBTENÇÃO DO FERRO FUNDIDO Os ferros fundidos são ligas de ferro e carbono com teores elevados de silício
e também são fabricados a partir do ferro gusa. Só que nesse irmão do aço, o carbono está presente com teores entre 2 e 4,5%. E, se eles têm mais carbono, é inevitável que eles fiquem mais duros do que o aço. Além disso, por causa do silício, forma-se grafite em sua estrutura. Por isso eles são mais frágeis! Portanto, não é possível forjá-los, estirá-los, laminá-los ou vergá-los em qualquer temperatura.
A transformação acontece em dois tipos de fornos: o forno elétrico e o forno cubilô; No forno elétrico, o processo é semelhante ao de produção do aço.
O forno cubilô trabalha com ferro-gusa, sucata de aço, “calcário (para separar as impurezas)”, ferro silício, ferro-manganês e coque, como combustível. Ele funciona sob o princípio da contracorrente (como o alto-forno), ou seja, a carga metálica e o coque descem e os gases sobem.
FERRO FUNDIDO BRANCO
Menos comum que o ferro fundido cinzento, o branco é utilizado em peças em que se
necessite elevada resistência à abrasão.
Este tipo de ferro fundido não possui grafita livre em sua microestrutura. Neste caso o
carbono encontra-se combinado com o ferro, resultando em elevada dureza e elevada
resistência a abrasão. Praticamente não pode ser usinado. A peça deve ser fundida
diretamente em suas formas finais; ou muito próximo delas,
a fim de que possa ser usinada por processos de abrasão
com pouca remoção de material.
FERRO FUNDIDO CINZENTO
Entre os ferros fundidos, o cinzento é o mais comum, devido às suas características como baixo custo (em geral é fabricado a partir de sucata); elevada usinabilidade, devido à presença de grafita livre em sua microestrutura; Alta fluidez na fundição, permitindo a fundição de peças com paredes finas e complexas; e facilidade de fabricação, já que não exige equipamentos complexos para controle de fusão e solidificação.
Este tipo de material é utilizado em
larga escala pela indústria de máquinas e equipamentos,
indústria automobilística, ferroviária,
naval e outras.
FERRO FUNDIDO NODULAR O ferro fundido nodular é uma classe de ferro fundido onde o carbono (grafite)
permanece livre na matriz metálica, porém em forma esferoidal. Este formato do grafite faz com que a ductilidade seja superior, conferindo aos materiais características que o aproximam do aço. A presença das esferas ou nódulos de grafite mantém as características de boa usinabilidade e razoável estabilidade dimensional. Seu custo é ligeiramente maior quando comparado ao ferro fundido cinzento, devido às estreitas faixas de composição químicas utilizadas para este material.
O ferro fundido nodular é utilizado na indústria para a confecção de peças que necessitem de maior resistência a impactos em relação aos ferros fundidos cinzentos, além de maior resistência à tração e resistência ao escoamento, característica que os ferros fundidos cinzentos comuns não possuem à temperatura ambiente.
Propriedades mecânicas dos nodulares: • Boa resistência mecânica à tração;• Boa ductilidade e resilência;• Boa resistência à compressão.
Nota:Resiliência ou resilência é um conceito oriundo da física, que se refere à propriedade de que são dotados alguns materiais, de acumular energia quando exigidos ou submetidos a estresse sem ocorrer ruptura.
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
O ferro fundido maleável é um material que reúne as vantagens do aço e as do ferro fundido cinzento. Assim, ele tem, ao mesmo tempo, alta resistência mecânica e alta fluidez no estado líquido, o que permite a produção de peças complexas e finas. O ferro fundido maleável é produzido a partir de um ferro fundido branco submetido a um tratamento térmico, por várias horas, que torna as peças fabricadas com esse material, mais resistente ao choque e às deformações. Dependendo das condições do tratamento térmico, o ferro pode apresentar o núcleo preto ou branco. O ferro fundido maleável de núcleo preto (ou americano) passa por um tratamento térmico em atmosfera neutra, em que a cementita se decompõe em ferro e carbono e, no
qual, o carbono forma uma grafita compacta,
diferente da forma laminada dos ferros fundidos
cinzentos. Ele é usado para a fabricação de suportes de molas, caixas de direção, cubos de rodas, bielas, conexões para tubulações hidráulicas e industriais.
FERRO MALEÁVEL DE FUNDO BRANCO O ferro fundido maleável de núcleo branco passa por um
tratamento térmico, em atmosfera oxidante, no qual o carbono é removido por descarbonetação, não havendo formação de grafita. Por causa disso, ele adquire características semelhantes às de um aço de baixo carbono e pode ser soldado. É um material indicado para a fabricação de barras de torção, corpos de mancais, flanges para tubos de escapamento.
Descarbonetação
O processo de descarbonetação é uma mudança na estrutura e no conteúdo do aço, no qual alguns dos átomos de carbono contidos na camada superficial do aço serão perdidos. A descarbonetação é o processo oposto à carburação, ou seja, visa reduzir o teor de carbono em metais (geralmente do aço). A descarbonetação ocorre quando o carbono no metal reage com os gases presentes na atmosfera.
FERRO FUNDIDO NODULAR AUSTEMPERADO
Os ferros nodulares austemperados apresentam excelente combinação de resistência mecânica e ductilidade. Para componentes onde a ductilidade é de especial importância, como em peças de suspensão de veículos, foram desenvolvidos os nodulares austemperados com microestrutura de ferrita prévia + ausferrita, obtidos por austenitização parcial dentro da zona crítica. São apresentados resultados mostrando que a austenitização inicia-se em contornos de células eutéticas, consequência da segregação de elementos de liga substitucionais, prosseguindo posteriormente para o interior das células, com localização preferencial junto aos contornos de grão ferríticos. A microestrutura resultante mostra uma boa distribuição de ausferrita, o que contribui para os bons resultados de propriedades mecânicas obtidos.
Propriedades mecânicas: - Alta resistência mecânica; - Alta resistência ao impacto; - Alta resistência à fadiga; - Alta tenacidade; - Alta ductilidade.
APLICAÇÕES DO FERRO FUNDIDO
O Ferro fundido está substituindo alguns tipos de aços e os ferros fundidos maleáveis, na maioria de suas aplicações. Mancais, virabrequins, cubos de roda, caixas de diferencial, peças de sistema de transmissão de automóveis, caminhões e tratores são produtos fabricados com o ferro fundido nodular. Essas informações estão reunidas no quadro a seguir:
Tipo de ferro fundido Propriedades Produtos
Ferro fundido cinzento
Boa usinabilidade.Capacidade de amortecer vibrações.
Blocos e cabeçotes de motor, carcaças e platôs de embreagem, discos e tambores de freio; suportes, bases e barramentos de máquinas industriais.
Ferro fundido branco
Dureza e fragilidade.Elevada resistência à compressão.Resistência ao desgaste e à abrasão.
Equipamentos de manuseio de terra, mineração e moagem; rodas de vagões; revestimentos de moinhos.
Ferro fundido maleável (preto ou branco)
Alta resistência mecânica e alta fluidez no estado líquido.Resistência ao choque e às deformações.
Suportes de molas, caixas de direção, cubos de roda; Conexões para tubulações hidráulicas e industriais; suportes de barras de torção, copos de mancais, flanges para tubos de escapamento.
Ferro fundido nodular
Ductilidade, tenacidade, usinabilidade.Resistência mecânica e à corrosão.
Mancais, virabrequins, caixas de diferencial, carcaças de transmissão, caixas satélites para automóveis, caminhões e tratores.
NORMATIZAÇÃO Os produtos de ferro fundido, assim como os de aço, e de
qualquer outro tipo de material são normalizados, ou seja, seguem as normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
Os ferros fundidos são classificados segundo as normas da ABNT e da DIN. Os ferros fundidos cinzentos, por exemplo, são designados por FC, pela ABNT, ou GG, pela norma DIN, e os algarismos que acompanham indicam o limite de resistência à tração.
Exemplo:
FC20 significa ferro fundido cinzento.
Com limite de resistência em 200 Mpa.
Aproximadamente 20 kgf/mm².
RESUMO O que determina a classificação em cinzento ou branco
é a aparência da fratura do material depois que ele resfriou. E essa aparência, por sua vez, é determinada pela forma como o carbono se apresenta depois que a massa metálica solidifica. E ele se apresenta sob duas formas: como cementita (Fe3C) ou como grafita, um mineral de carbono usado, por exemplo, na fabricação do lápis.
Dependendo da quantidade de cada elemento e da maneira como o material é resfriado ou tratado termicamente, o ferro fundido será:
Cinzento Branco Nodular Maleável
CONCLUSÃO O ferro fundido é o que chamamos de uma liga
ternária. Isso quer dizer que ele é composto de três elementos: ferro, carbono e silício. Existe ainda o ferro fundido ligado, ao qual outros elementos de liga são acrescentados para dar alguma propriedade especial à liga básica.
Conclui-se de forma satisfatória com a aquisição das informações obtidas em aula que o ferro fundido cinzento possui uma boa usinabilidade e capacidade de amortecer vibrações que o ferro fundido branco tem elevada resistência a compressão e possui resistência ao desgaste e à brasão, o ferro maleável contém alta resistência mecânica, alta fluidez no estado líquido e resistência ao choque e as deformações e por último observado o ferro fundido nodular tem boa ductibilidade, tenacidade e usinabilidade tendo também resistência mecânica e à corrosão.
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