Ferros Fundidos cinzentos e Maleavel

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Ferros Fundidos cinzentos
Ferros Fundidos Maleáveis 
Adson Genesi – 20110082
Jonathan França – 19115738
1. Introdução
Ferros fundidos cinzentos
Características:
Fácil fusão e modelagem 
Boa resistência mecânica
Excelente usinabilidade 
Boa resistência ao desgastes
Boa capacidade de amortecimento
Composição química:
Apresentam-se dentro de uma faixa de composição química muito ampla:
C, - 2,50% a 4,00%
Si - 1,00% a 3,00%
Mn - 0,20% a 1,00%
P - 0,02% a 1,00%
S - 0,02% a 0,25%
2. Classificação dos ferros fundidos cinzentos
Designados pelas letras FC “Ferro fundido cinzento”
Seguidos de dois algarismos – Representa limite mínimo de resistência 
Classes FC10 e FC15 ;
Classes FC20 e FC25 ;
Classes FC30 e FC35 ;
Classe FC40.
Tabela 1 (154) – Propriedades mecânicas dos ferros fundidos cinzentos – Viciente Chiaverine – Aços e ferros fundidos
Tabela 2 (155) – Classes de ferro fundido cinzento – Vicente Chiaverine
3. Propriedades dos ferros fundidos cinzentos
Dependem dos seguintes fatores: 
 - Microestrutura;
 - Composição química;
 - Secção do material.
3.1 Microestrutura
Carbono livre ou grafita:
 - Quanto maior a quantidade, mais mole, menos resistente. 
Ferrita e perlita: 
 - Se ferrita predominante: Melhor usinabilidade, menos resistência mecânica, menos resistência ao desgastes.	
 - Se perlita predominante: Melhor resistência mecânica. 
 - Se igual: Dureza e resistências intermediarias. 
Elementos ligas e tratamentos térmicos:
 - Perlita fina ou estrutura acicular: Afeta de modo positivo as propriedades mecânicas. 
3.2 Composição química
Carbono, Silício e Fósforo.
 - Silício: Responsável pela formação de grafita, melhora a resistência a corrosão e à oxidação a altas temperaturas. 
 - Carbono equivalente: 
 
 - Teores de silício e fosforo afetam as propriedades mecânicas do mesmo modo do carbono, porém somente um terço.
Figura 1 (208) – Relação típica entre carbono equivalente e a resistência a tração de barras de 30mm de diâmetro
Figura 2 (209) – Efeito do carbono equivalente na resistência a tração em função da secção.
3.3 Secção das peças
Velocidade de resfriamento
 - Se lenta: Maior quantidade de carbono livre ou grafita
 - Se rápida: pode levar a formação de ferro fundido branco ou mesclado, com variações em dureza e resistência ao desgastes. 
 - Peças de secções muito espessas: Muito grafita
 - Peças de secções finas: Pouco grafita
3.4 Propriedades
Módulo de elasticidade: Não obedecem a lei de Hooke, varia de 7500 a 15.500 kgf/mm², dependendo do limite de resistência a tração e do volume, forma e distribuição da grafita;
Resistência a ruptura transversal: Aumenta à medida que aumenta a resistência a tração.
Resistência a compressão: Varia de 50kgf/mm² a 140kgf/mm² - Importante comercialmente. 
Resistência ao choque: FoFo cinzento “frágil”. Aumentando com o tempo com a adição de Ni e Mo. 
Capacidade de amortecimento: Dispõe de um elevado fator de amortecimento; é importante pois esse material tem grande aplicação em máquinas-ferramentas, sobretudo em suas bases.
Usinabilidade: Os FC mais comuns apresentam estrutura ferritica ou ferritica-perlitica, Ferrita = Fácil usinabilidade
4. Aplicações do ferro fundido cinzento
Tabela 3 (158) – Aplicação dos ferros fundidos cinzentos – Aços e ferros fundidos – Vicente Chiaverine
Tabela 4 (159) – Composição básica e propriedades mecânicas de ferros fundidos para automobilística
5. Elementos de liga nos ferros fundidos cinzentos. Ferros fundidos ligados
5.1. Efeitos dos elementos de liga
Nos ferros fundidos, os elementos ligas tem dois efeitos:
 - Tendem a decompor a cementita, ou seja, são elementos gratifitizantes; Si, Al, Ni, Cu e Ti; 
 - Tendem a estabilizar os carbonetos, ou seja retardam a formação da grafita; Mn, Cr, Mo e Va, entre outros. Esses elementos devem ser evitados em paredes finas. 
Todos os elementos de liga tendem a aumentar a resistência a tração e dureza, sendo mais eficientes o Vanádio, Cromo e molibdênio 
 - Cr e o V aumentam a resistência a tração e a dureza, porém, com um teor entre 0,5% e 1,0% há uma queda nessa propriedade. A dureza continua aumentando.
 - Cr e V tornam a estrutura mais perlitica e mais fina – “Afetam de modo positivo as propriedades”. 
 - Cr e Mo aumentam a resistência a ruptura transversal 
 - Titânio em teores de 0,08% a 0,25% aumentam a resistência a ruptura transversal, principalmente em ferros fundidos com carbono superior a 3,4%
O Cobre – elemento grafitizante – melhora a usinabilidade do material e aumenta sua resistência a corrosão. Percebe-se que com teores acima de 3,0%, que corresponde ao limite de solubilidade do cobre, a resistência cai.
O Níquel Também aumenta a resistência a ruptura transversal, principalmente em ferros fundidos com teores de carbono inferior a 3,0%
O estanho é usado com teores entre 0,10 e 0,15%,como um elemento estabilizador de perlita. 
Normalmente a adição de elementos de liga nos ferros fundidos cinzentos de baixo teor em liga é feita pela combinação de vários elementos, sendo combinação clássicas Cr-Ni, Cr-Ni-Mo, Cr-Cu.. 
Figura 3 (213) – Resistência a tração de ferro fundido cinzento de vários teores de carbono para porcentagem crescente de cobre.
5.2. Ferros fundidos cinzentos de baixo teor em liga
1 e 2 são utilizados quando se deseja elevada resistência ao desgastes, em grandes secções 
O tipo 3, quando se deseja elevada resistente ao desgastes em geral 
Os tipos 4,5,6 e 7 são utilizados em peças para máquina operatrizes, bombas e motores de combustão interna. Apresentam alta resistência ao desgastes e boa usinabilidade nas partes menos espessas.
Os tipos 8,9 e 10 São utilizados em peças de secção média e fina, apresentando alta resistência a tração e elevada resistência ao desgaste. Podem ser tratados por têmpera superficial ou martêmpera. 
Os tipos 11 e 12 São empregados em virabrequins, eixos de comando de válvulas e engrenagens, caracterizado pela alta resistência a tração e ao desgastes
6. Tratamentos térmicos dos ferros fundidos cinzentos
6.1. Alívio de tensões ou envelhecimento artificial
6.2. Recozimento
6.3. Normalização
6.4. Têmpera e revenido
6.5. Tratamentos isotérmicos
6.1. Alívio de tensões ou envelhecimento artificial
Tratamento térmico mais utilizado em FC 
 - O resfriamento a partir do estado líquido ficam sujeitas a tensões internas devido a diferença entre secções da peça.
As tensões assim originadas podem causar empenamentos ou até trincas. 
6.2. Recozimento
Tem como principal objetivo melhorar a usinabilidade 
 - Curva (B): FoFo comuns ou com baixo teor em liga, apenas para melhorar a usinabilidade;
 - Curva (B1): Melhora a usinabilidade dos FoFos Ligados;
 - Curva (C): Aplicado quando há muito carbono combinado.
6.3. Normalização
Utilizado para melhorar as propriedades mecânicas do FC, como resistência a tração e dureza. 
Temperatura acima da zona crítica, por cerca de 25 min/cm.
Um processo de amolecimento para FC sem elementos de liga e endurecimento para FC ligados.
6.4. Têmpera e revenido
Aumentar, também, a resistência mecânica e a dureza, e consequentemente a resistência ao desgaste. 
O Revenido reduz a fragilidade, alivia as tensões, diminui a dureza e melhora a resistência mecânica.
Tabela 5: Modificação das propriedades mecânicas do FC em função da temperatura de revenido
6.5. Tratamentos isotérmicos
Austêmpera: Estrutura final é a bainita. 
Martêmpera: Estrutura martensítica, porém sem resultar em tensões elevadas, apesar de haver necessidade de revenimento. Dureza final maior que a austêmpera. 
Figura 4: Ciclo da austêmpera 
Figura 5: Ciclo da Martêmpera 
7. Introdução a ferros fundidos maleáveis
É um tipo ferro fundido que é obtido por um processo de maleabilização. 
Adquire uma maior ductilidade 
Maior tenacidade
Resistência á fadiga
Resistência á tração
8. Maleabilização
Tratamento térmico no qual são submetidos ferros fundidos de núcleos brancos e pretospara uma maior maleabilidade da peça. 
Há dois processos fundamentais da maleabilização. 
9. Processo de maleabilização por descarbonetação 
Processo que origina o ferro maleável de núcleo branco. 
A denominação de núcleo branco é por conta do aspecto metálico de sua estrutura. 
9.1 Composição do ferro fundido branco inicial para o processo de descarbonetação: 
9.2 Ciclo de Maleabilização por descarbonetação
9.3 Processo de descarbonetação
Como funciona a descarbonetação no processo :
9.4 Reações de descarbonetação
10.Processo de maleabilização por grafitização 
Processo que origina o ferro maleável de núcleo preto. 
A denominação de núcleo preto é por conta do aspecto escuro da fratura, por ser constituída de grafita em nodúlos sobre um fundo de ferrita.
10.1 Composição do ferro fundido de núcleo preto inicial para o processo de grafitização: 
10.2 Ciclo de Maleabilização por grafitização
11. Propriedades do ferro fundido maleável 
A principal propriedade que distingue a liga de ferro maleável é a porcentagem de alongamento que pode ultrapassar 10%.
12. Valores do ferro fundido de núcleo branco
(DIN-1692)
Limite de escoamento: superior a 20 kgf/mm²
Limite de resistência à tração mínima: 34 a 35 kgf/mm²
Alongamento: Varia de 3 a 10%
13. Propriedades do ferro de fundido maleável pela
(ASTM)
13.1. Aplicações do ferro fundido maleável pela ASTM
14. Outras características dos ferros fundidos maleáveis 
Considerado a liga que tem a melhor usinabilidade comparada a outras ligas de mesma resistência mecânica
Boa resistência a corrosão
Por ser maleável pode ser galvanizado para melhorar a resistência ao ataque corrosivo
15. Propriedade do ferro fundido maleável pela ABNT
16. Aplicações na indústria
17. Tabela de comparação de usinabilidade 
18. Aspecto micrográfico do ferro fundido maleável 
19. Bibliografia 
CHIAVERINI, Vicente – Aços e Ferros Fundidos – 6° edição 1990​