FERRO FUNDIDO Virabrequins Peças diversas de motores.
Transcript of FERRO FUNDIDO Virabrequins Peças diversas de motores.
FERRO FUNDIDO
Virabrequins
Peças diversas de motores
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Ferro Fundido
É uma liga de Fe-C-Si É considerada uma liga ternária devido a
presença do Si Os teores de Si podem ser maiores que o
do próprio C O Si influi muito nas propriedades dos
fofos
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS 1- composição típica dos fofos
C 2-4% Si 0,5-3% Mn <1% S < 0,2%
O teor de C (>2%) está acima do teor que pode ser retido em solução sólida na austenita.
Conseqüência
O fofo tem Carbono parcialmente livre
Na forma de veios ou lamelas de Grafite
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Efeitos do SilícioEfeitos do Silício
Substitui parcialmente o carbono
C equivalente =% C(em peso) +1/3 %[Si+P] (em peso)
**Para se usar o diagrama Fe-Fe3C deve-se levar em conta também o teor de Si
Promove a formação de grafite em vez de cementita
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS 2- Propriedades dos fofos
Baixo custo Ponto de fusão mais baixo que Boa fluidez Versatilidade de propriedades e aplicações
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS 3- classificação dos fofos
Os fofos são classificados segundo: Composição química Taxa de resfriamento Adição de inoculantes
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS 4- Microestrutura dos fofos
A microestrutura dos fofos é controlada:
Pela composição química Pelo processo de fabricação
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS 4- Microestrutura dos fofos
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
Fatores que favorecem a formação do grafite
Alto teor de C Alto teor de Si Resfriamento lento Seções espessas Presença de : S, P, Al, Mg, Sb,
Sn, Cu, Ni, Co Adição de Inoculante
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
Fatores que favorecem a Fatores que favorecem a formação da cementitaformação da cementita
Baixo teor de C Baixo teor de Si Resfriamento rápido Seções finas Adição de : Ti, V, Zr, Cr, Mn, Mo
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
5- Classificação dos fofos quanto ao tipo de liga
Fofo Cinzento Fofo branco Fofo mesclado Fofo maleável Fofo dúctil ou nodular
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Composição Química dos ferros fundidos
C Si Mn S P
Cinzento 2,5-4,0 1,0-3,0 0,25-1,0 0,02-0,25 0,05-1,0
Branco 1,8-3,6 0,5-1,9 0,25-0,80 0,06-0,20 0,06-0,18
Maleável 2,0-2,6 1,1-1,6 0,20-1,0 0,04-0,18 0,18 mãx.
Dúctil 3,0-4,0 1,8-2,8 0,10-1,0 0,03 máx. 0,10 máx.
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERROS FUNDIDOS – TIPOS BÁSICOS
FF CINZENTO(Gray iron)
FF DÚCTIL OU NODULAR
(Spheroidal iron)
FF BRANCO(White iron)
FF MALEÁVEL(Malleable iron)
Existe sobreposição de composição química,
sendo que só se distinguem através do
processamento!
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
A – FerriteP – PerliteGf – Grafite em flocosGn – Grafite nodularGr – Grafite em rosetas
Tipos básicos de ferros
fundidos, em relação à sua composição,
microestrutura e
processamento
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
5.1- Fofo cinzento
É caracterizado pelos fatores que favorecem a É caracterizado pelos fatores que favorecem a formação do grafiteformação do grafite
A fratura é de cor cinzenta É barato É o mais usado É de boa resistência Mecânica (até 40 Kgf/mm2) e ao
desgaste É de fácil usinagem e difícil soldagem É obtido pelo resfriamento lento É de fácil fusão Elevado coeficiente de amortecimento (os veios de
grafita absorvem o impacto e o som)
DUREZA BRINELL: 150 HRB: 87
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
•Ferro fundido mais usado (75%)•Fundição de componentes mecânicos em geral•Blocos de motores•Engrenagens de grandes dimensões•Máquinas agrícolas•Carcaças e suportes de máquinas
Aplicações Fofo cinzento
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS APLICAÇÕES
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
Composição típica dos fofos cinzentos C 2,5-4% Si 1-3% Mn 0,4 -1%
Alto teor de Si melhora
Resistência à corrosão
Fluidez
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
Estrutura típica dos fofos Estrutura típica dos fofos cinzentoscinzentos
Grafita lamelar devido ao C livre na matriz de ferrita, perlita ou outra estrutura proveniente da austenita.
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Estrutura de Ferro Fundido Cinzento
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
Classificação dos fofos Classificação dos fofos cinzentos segundo ABNTcinzentos segundo ABNT
FCXX XX= Limite máximo de resistência à
tração
NOMENCLATURA
•Não se faz pela composição química, mas sim pela resistência
•ASTM A48 Classe 20, 30, ...•A Classe determina a resistência à tração mínima, em 1000 psi
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO CINZENTO
Classe
Resist. mínima tracção
(psi)
(MPa)
20 20 000 138
25 25 000 172
30 30 000 207
35 35 000 241
40 40 000 276
45 45 000 310
50 50 000 344
55 55 000 380
60 60 000 414
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
•Recozimento para alívio de tensões ou para facilitar a usinagem (obtendo matriz ferrítica)•Têmpera e revenido, ou austêmpera, para obtenção de martensita (maior dureza)•Tratamentos térmicos atuam apenas na matriz=>obtenção de grafite em veios é irreversível
Tratamentos térmicos dos Tratamentos térmicos dos fofos cinzentosfofos cinzentos
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Alívio de tensões
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO BRANCO
MICROESTRUTURA
•2,0%C3,5 ; 0,5%Si2,0 ; 0,5%Mn (anti-grafitizante) •Alta veloc. resfriamento => Carb. solidifica sob a forma de cementita•A extrema dureza e fragilidade da cementita caracterizam este ff•Em peças de maior tamanho pode obter-se ff branco à superfície e ff cinzento no núcleo
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Diagrama de Equilíbrio
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO BRANCO
DUREZA BRINELL: 450 RC: 44
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Microestrutura de f.f. branco hipoeutético
– Ferro fundido branco Hipoeutético. Dendritas de Perlita, áreas pontilhadas de Ledeburita, áreas brancas de Cementita.
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Ferro Fundido Branco Hipoeutético
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Ferro Fundido branco hipereutetico
FoFo branco hipereutético.
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO BRANCO
PROPRIEDADES
•Grande resist. à compressão e ao desgaste (cementita)
•Extremamente frágil•Não pode ser usinado
•Soldagem impossível•Baixo custo
APLICAÇÕES
•Principal aplicação é a produção de ferro fundido maleável
•Peças sujeitas a elevada compressão e atrito
•Esferas de moinhos e rolos de laminadores
•Elevada taxa de resfriamento necessária limita o tamanho das peças
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO BRANCO
TRATAMENTOS TÉRMICOSOBJETIVOS- Reduzir tensões devido ao coquilhamento (periferia da peça é constituída de fofo branco devido a alta taxa de resfriamento e núcleo de fofo cinzento devido a taxa de resfriamento ser menor. Ex. prático: cilindros laminadores)Melhorar as propriedades (a estrutura bruta de fusão é dendrítica de característica frágil)- Tratamento térmico que pode ser feito é o tratamento para obtenção do ferro fundido maleável
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal)
MICROESTRUTURA
•3,5%C4,0 ; 1,8%Si3,0 Carbono livre na forma esferoidal
DevidoAo tratamento feito no estado líquido
Inoculação com briquetes da liga Fe-Mg-Si (+ comum)
•Em vez de flocos de C formam-se nódulos•A matriz é ferrítica (veloc. baixa) ou perlítica (veloc. moderada)
•Grafite em nódulos proporciona maior resistência, ductilidade e tenacidade
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Microestrutura de f.f. nodular
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal)
PROPRIEDADES
•Alta resistência, tenacidade e ductilidade•Excelente usinabilidade•Possibilidade de deformação a quente•Grande resistência ao desgaste•Fluidez boa•Soldabilidade melhorada•Baixo custo (superior ao ff cinzento)
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal)
APLICAÇÕES
• Válvulas, carcaça de bombas, virabrequins, engrenagens, pinhões, cilindros e outros componentes de máquinas e automóveis.
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal)
TRATAMENTOS TÉRMICOS
•Recozimento para alívio de tensões ou para melhorar a ductilidade•Têmpera e revenido•Tratamentos térmicos atuam apenas na matriz=>obtenção de grafite em nódulos é irreversível
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Tratamentos Isotérmicos
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS Curva TTT de F.F. Nodular
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO DUCTIL OU NODULAR
NOMENCLATURA
• Faz-se pela ASTM A536, em 5 classes:
• Classe 5 (60-40-18)• Classe 4 (65-45-12)• Classe 3 (80-55-06)• Classe 2 (100-70-03)• Classe 1 (120-90-02)
• Os números entre parentesis significam:
• 1º - resistência mínima à tracção, em 1000psi
• 2º - tensão de cedência mínima à tracção, 1000psi
• 3º - extensão de rotura em tracção
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
MICROESTRUTURA
•% elementos constituintes idênticas ao ferro fundido branco •Obtido do ff branco por tratamento térmico de maleabilização•A microestrutura obtida resulta da decomposição da cementita em rosetas de grafite, numa matriz de ferrita, perlita ou martensita
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
DUREZA BRINELL: 300 RC: 30
A alta taxa de resfriamento
necessária para produzir inicialmente
a estrutura do fofo branco restringe o
tamanho e a espessura das peças de
fofo maleável (menores de 4,5 Kg).
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
PROPRIEDADES
•Variando a taxa de resfriamento, pode obter-se um largo espectro de propriedades
•Grande resistência à corrosão•Boa usinabilidade e fluidez•Propriedades similares ao ff dúctil•Alta resistência, tenacidade e ductilidade
Te
mp
era
tura
Tempo
Temperatura críticade transformação
cementite grafite
MartensitePerliteFerrite
Dependendo do ciclo térmico o fofo maleável
pode ser obtido por: Por descarbonetação Por grafitização
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
APLICAÇÕES
•Aplicação similares ao ff dúctil•Peças sujeitas a alta temperatura•Elementos de ligação•Juntas universais•Pequenas ferramentas
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
NOMENCLATURA
• Faz-se pela ASTM A47, com 5 dígitos, correspondentes à tensão de cedência e extensão de ruptura em tração
• Exemplo: ASTM A47 Classe 32510(ferro fundido maleável com tensão de cedência mínima em tração de 32,5ksi e extensão de ruptura de 10%)
• Exemplo: ASTM A47 Classe 35018(idem de 35,0ksi e extensão de ruptura de 18%)
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
Ele
ani M
aria
da
Cos
ta –
DE
M/P
UC
RS
FERROS FUNDIDOS