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Ferros & Aços XII

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Tópicos: Ferro Fundido Branco | Ferro Fundido Cinzento | Ferro Fundido Dúctil (ou nodular) | Ferro Fundido Maleável |


1) Ferro Fundido Branco

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A superfície recém-cortada tem aparência clara devido à ausência de grafite, uma vez que quase todo o carbono está na forma de carboneto. É extremamente duro e resistente ao desgaste, mas é quebradiço e de difícil usinagem, mesmo com as melhores ferramentas.

Em peças, suas aplicações são limitadas a casos onde a dureza e a resistência à abrasão são fundamentais, como cilindros de laminação, matrizes de estampagem, etc. Em geral, é usado na forma mesclada, conforme visto em tópico anterior. Neste caso, alguns elementos de liga, como níquel, cromo e molibdênio, podem ser adicionados para controlar a profundidade da camada e melhorar a resistência ao desgaste e à oxidação.

Uma composição típica de ferro fundido branco é 3-3,6% C, 0,8% Si, 1,3% Mn, 3,3-5% Ni, 1,4-4% Cr, 1% Mo, 0,15% S, 0,3% P. Usado também para produzir ferro maleável, conforme já mencionado.


2) Ferro Fundido Cinzento

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Assim denominado devido ao aspecto da superfície recém-cortada. Isso ocorre em função da existência, conforme dado em página anterior, de veios de grafita sobre matriz de perlita ou de ferrita (também pode ser uma combinação de ambas). Esses veios de grafita exercem considerável influência no comportamento mecânico. Eles produzem aumentos localizados de tensões, que podem iniciar pequenas deformações plásticas sob tensões relativamente baixas na peça e trincas sob esforços maiores. Como resultado, uma peça de ferro fundido cinzento não tem, na prática, comportamento elástico, mas dispõe de um elevado fator de amortecimento de vibrações, característica importante no caso de máquinas operatrizes. A Figura 2-I dá uma comparação gráfica aproximada.


Fig 2-I

Pode-se resumir algumas das vantagens do ferro fundido cinzento:

• elevada capacidade de amortecimento de vibrações.
• usinagem facilitada pelos veios de grafita, que favorecem a quebra de cavacos e a durabilidade das ferramentas.
• razoavelmente resistente à corrosão de vários ambientes comuns (superior aos aços-carbono).
• boa fluidez, facilitando a fundição de peças complexas.
• boas características de deslizamento a seco devido à presença da grafita.
• baixo custo de produção.

Algumas desvantagens são:

• estruturalmente, os veios de grafita atuam como espaços vazios, reduzindo a resistência mecânica. Normalmente, tensão máxima de trabalho recomendada cerca de 1/4 da tensão de ruptura. Carga máxima de fadiga cerca de 1/3 da resistência à fadiga.
• é quebradiço, pouco resistente a impactos.
• características de usinagem variam com as dimensões da seção da peça.

Faixas típicas de composições: 2,5-4% C, 1-3% Si, 0,3-1% Mn, 0,05-0,25% S, 0,1-1% P. Limites de resistência à tração variam de 140 a 410 MPa. Pode receber elementos de liga e ser tratado termicamente para melhores propriedades mecânicas, térmicas ou químicas (corrosão). A tabela abaixo contém dados resumidos de algumas classes segundo ASTM.

Classe C % Si % Mn % S % P % Resist traç
MPa
20 3,1-3,8 2,2-2,6 0,5-0,8 0,08-0,13 0,2-0,8 138
25 3,0-3,5 1,9-2,4 0,5-0,8 0,08-0,13 0,1-0,5 172
30 2,9-3,4 1,7-2,3 0,4-0,8 0,08-0,12 0,1-0,3 207
35 2,8-3,3 1,6-2,2 0,4-0,7 0,06-0,12 0,1-0,3 241
40 2,7-3,2 1,5-2,2 0,4-0,7 0,05-0,12 0,1-0,2 276
50 2,5-3,1 1,4-2,1 0,5-0,8 0,06-0,12 0,1-0,2 344
60 2,5-3,0 1,2-2,2 0,5-1,0 0,05-0,12 0,1-0,2 414

Ferros fundidos cinzentos são empregados em estruturas de máquinas e peças fundidas diversas, sem grandes exigências de resistência mecânica.


3) Ferro Fundido Dúctil (ou nodular)

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O ferro fundido dúctil é amplamente empregado por apresentar um bom compromisso entre custos e propriedades mecânicas, algumas delas próximas dos aços. A ductilidade é claramente vista pelos valores de alongamento, que podem chegar a 18% ou mais (25% por exemplo). Limites de resistência à tração podem ser tão altos quanto 800 MPa. Outra característica importante é a baixa contração na solidificação, o que facilita a produção e reduz o custo de peças fundidas.

Faixas típicas de composições são: 3,2-4% C, 1,8-3% Si, 0,1-1% Mn, 0,005-0,02% S, 0,01-0,1% P.

Tratamentos térmicos podem ser aplicados (alívio de tensões, recozimento, normalização, têmpera e revenido, têmpera superficial, austêmpera. Elementos de liga como níquel, molibdênio ou cromo podem ser usados para aumentar dureza e outras propriedades. Algumas aplicações: válvulas para vapor e produtos químicos, cilindros para papel, virabrequins, engrenagens, etc.


4) Ferro Fundido Maleável

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Conforme já visto, o ferro fundido maleável é obtido a partir do branco. A ductilidade não é das mais altas, algo na faixa de 10%. Grosso modo, pode-se dizer que apresenta valores entre os do ferro fundido cinzento e os do aço. Algumas vantagens são a facilidade de usinagem e a boa resistência ao choque. Mas apresenta uma certa contração na solidificação, o que exige cuidados na fundição para evitar falhas.

Faixas de composições típicas são: 2-2,8% C, 0,9-1,6% Si, 0,5% max Mn, 0,1% max S, 0,2% max P.

Algumas aplicações: conexões para tubulações, sapatas de freios, caixas de engrenagens, cubos de rodas, bielas, etc.
Referências
Bouché, Ch. Leitner, A. Sans, F. Dubbel. Manual da Construção de Máquinas. São Paulo, Hemus, 1979.
Faires, V. M. Elementos Orgânicos de Máquinas. Rio, Livros Técnicos, 1976.
Chiaverini, V. Aços e Ferros Fundidos. São Paulo, ABM, 1982.

Topo | Rev: Set/2009