Ferro fundido

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CAPÍTULO 8

1. FERROS FUNDIDOS

Os ferros fundidos são uma família das ligas ferrosas com uma variedade de
propriedades e, como seu nome diz, intenciona-se fundi-los na forma desejada ao invés de
serem trabalhados no estado sólido. Diferentemente dos aços que contém menos de 2% de
carbono e geralmente menos de 1% C, os ferros fundidos contêm normalmente entre 2 e 4%
de carbono e teores desilício entre 1 e 3%. Outros elementos de liga metálicos e não
metálicos são adicionados para controlar e variar propriedades específicas. Além da
composição química, outros fatores importantes que afetam as propriedades são: o processo
de solidificação, a taxa de solidificação e os tratamentos térmicos posteriores. Ferros fundidos
produzem excelentes ligas com uma ampla variedade deresistências e durezas que, na
maioria dos casos, são fáceis de serem usinadas. Elementos de liga são adicionados para
melhorar as propriedades de resistência ao desgaste, abrasão e corrosão. Seu uso em larga
escala é resultado primeiramente de seu comparativamente baixo custo aliado a propriedades
de engenharia versáteis. Em relação à competição a cada dia mais acirrada de novos materiais,
os ferrosfundidos têm se mostrado o mais economicamente viável e indicado para milhares
de aplicações de engenharia.
1. Classificação dos Ferros Fundidos
Quatro tipos básicos de ferros fundidos podem ser diferenciados pela distribuição de
carbono em suas microestruturas. Visto que as composições químicas dos diferentes tipos de
ferro fundido podem se sobrepor, estes não podem ser diferenciados atravésde análises
químicas. Os quatro tipos metalúrgicos básicos são: ferro fundido branco, cinzento, maleável,
e dúctil ou nodular. Ferros fundidos de alta liga constituem um quinto tipo de ferros fundidos.
A Tabela 8-1 lista a faixa de composições químicas de ferros fundidos não ligados típicos, e a
Figura 8-1 mostra as faixas aproximadas de seus conteúdos de carbono e silício em
comparação comos aços.
Elemento Fofo Cinzento Fofo Branco Fofo Maleável Fofo Dúctil
2,50 – 4,00
1,80 – 3,60
2,00 – 2,60
3,00 – 4,00
Carbono
1,00 – 3,00
0,50 – 1,90
1,10 – 1,60
1,80 – 2,80
Silício
0,25 – 1,00
0,25 – 0,80
0,20 – 1,00
0,10 – 1,00
Manganês
0,02 – 0,25
0,06 – 0,20
0,04 – 0,18
0,03 máx.
Enxofre
0,05 – 1,00
0,06 – 0,18
0,18 máx.
0,10 máx
Fósforo
TABELA 8-1 Composiçãoquímica(em %) para ferros fundidos típicos não ligados

FIGURA 8-1
Faixa aproximada dos conteúdos de carbono e silício
de ligas ferrosas. [C. F. Walton (ed.), Gray and
Ductile Iron Castings Handbook, Gray and Ductile
Iron Founders’ Society, Inc., Cleveland, 1971.]

Ferro Fundido Branco
Se a composição química do ferro fundido estiver na faixa do ferro fundido branco
(Tabela 8-1) e a taxa desolidificação for rápida o suficiente, o ferro fundido branco será
produzido. Neste tipo de liga, o carbono contido no ferro derretido permanece combinado
com o ferro na forma de carbonetos de ferro ou cementita, o qual é um composto duro e frágil
(quebradiço) (Figura 8-2). Portanto, os ferros fundidos brancos são relativamente duros e
frágeis, apresentam uma superfície “branca” fraturadacristalina. Também possuem alta
resistência à compressão e ao desgaste.

FIGURA 8-2
Microestrutura de ferro fundido branco.
O constituinte branco é carboneto de
ferro. As áreas cinza são perlita não
dissolvida. (Ataque: nital 2%; X 100)
(Cortesia da Central Foundry.)

Ferro Fundido Cinzento
Se a composição química do ferro fundido estiver na faixa do ferro fundido cinzento e
a taxa desolidificação for correta, o carbono no ferro separa-se ou grafitiza-se durante a
solidificação para formar flocos ou veios de grafita separados (Figura 8-3). Os ferros fundidos
cinzentos têm uma boa fluidez dentre as ligas ferrosas e por isso pode-se ser fabricar peças de
formas geométricas mais complexas e com seções reduzidas. Estes possuem excelente
usinabilidade em níveis de dureza, que...
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