Ferros & aços II-30: Ferros fundidos

MSPC - Informações Técnicas

Ferros & aços II-30: Ferros fundidos

Considerações básicas

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Ferros fundidos, conforme informações básicas já vistas em página anterior, são ligas de ferro e carbono, com teores deste último acima de 2,11%. O silício está quase sempre presente, e contém outros elementos, residuais de processo ou propositalmente adicionados.

A maioria dos ferros fundidos comerciais apresentam teores de carbono até 4%. Portanto, no diagrama Fe-C da Figura 01, estão na faixa indicada, de (I) até (II).

São em geral produzidos a partir do ferro-gusa refundido e sucatas, mediante procedimentos e etapas para reduzir teores de elementos indesejáveis como fósforo e enxofre.

Faixa de ferros fundidos no diagrama Fe-C

Fig 01

Na linguagem do dia-a-dia, a expressão ferro fundido é associada ao ferro fundido cinzento, que é o mais antigo tipo conhecido e produzido. Assim, uma característica desse tipo (resistente, mas quebradiço) é às vezes considerada válida para todos os ferros fundidos, o que não tem fundamento. Há tipos com propriedades mecânicas completamente diversas.

Esta página não tem o propósito de dar informações completas sobre os processos de produção, mas apenas alguns dados aproximados para a compreensão das variedades comuns do material. Na tabela abaixo, consideram-se as transformações a partir da fase líquida (a) do diagrama da Figura 01 até a fase sólida (c), do material no estado final. Os desenhos das estruturas microscópicas são meramente ilustrativos e aproximados.

Item	Resfriam	Região (a)	Região (b)	Região (c)	Nome	Estrutura
01	Rápido	γ + líquido	γ + Fe₃C	P + Fe₃C	Ferro fundido branco
02	Médio	γ + líquido	γ + GV	P + GV	Ferro fundido cinzento perlítico
03	Lento	γ + líquido	γ + GV	α + GV	Ferro fundido cinzento ferrítico
04	Médio	γ + líquido	γ + GS	P + GE	Ferro fundido dúctil perlítico
05	Lento	γ + líquido	γ + GS	α + GE	Ferro fundido dúctil ferrítico
06	Rápido	-	γ + GL	P + GL	Ferro fundido maleável perlítico
07	Lento	-	γ + GL	α + GL	Ferro fundido maleável ferrítico

São usados os símbolos abaixo para os constituintes diversos, alguns dos quais podem ser vistos com mais detalhes nas páginas iniciais desta série.

α: ferrita (solução sólida de carbono em ferro alfa).
γ: austenita (idem em ferro gama).
GE: grafita em forma de esferóides.
GL: grafita livre.
GV: grafita em forma de veios.
P: perlita (ferrita + cementita, Fe₃C, laminar).

No item 01, a elevada velocidade de resfriamento (além dos ajustes dos teores de carbono e silício) impede a formação de grafita e quase todo o carbono fica na forma de cementita, resultando no ferro fundido branco.

Nos itens 02 e 03, velocidades menores de resfriamento permitem a grafitização na forma de veios, produzindo ferros fundidos cinzentos.

Os ferros fundidos dúcteis ou nodulares (itens 04 e 05) têm composição semelhante á dos cinzentos, mas a grafita tem forma esferoidal pela ação de agentes como o magnésio ou cério e baixos teores de enxofre.

Os ferros fundidos maleáveis (itens 06 e 07) são produzidos a partir do branco. Por isso, a região (a) da tabela é vazia. As peças de ferro fundido branco são submetidas a um aquecimento prolongado, que pode ser na presença de um meio adequado. A grafita resultante tem forma livre.

Há também o ferro fundido mesclado, obtido mediante ajuste da velocidade de resfriamento e de outros parâmetros, de forma que a camada superficial é tipo branco e a interior, cinzento. Isso proporciona elevada dureza superficial e menor fragilidade da peça.

A presença do silício

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Rigorosamente, os ferros fundidos deveriam ser estudados como ligas Fe-C-Si. Entretanto, o uso de diagramas de três elementos é um tanto complexo e, na prática, é adotado um conceito aproximado mais simples.

Teores de carbono e de silício para ferros fundidos

Fig 01

Considera-se que o silício produz efeito similar a um teor de carbono equivalente C_e de carbono dado pela fórmula

C_e = %C + (1/3) %Si.

Essa igualdade é representada pela reta (a) do gráfico da Figura 01 ao lado. Em (b), há igualdade similar, com o coeficiente (1/6) em vez de (1/3).

E as faixas usuais de teores para aços e ferros fundidos são dadas no mesmo gráfico.

Exemplo: um ferro com 3,6%C e 2,3%Si pode ser considerado equivalente a um com 3,2%C e 3,5%Si. Em geral, pode-se dizer que o silício favorece a formação de grafita no ferro fundido.

Topo | Última revisão ou atualização: Set/2009