ferro fundido

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UNIVERSIDADE DO GRANDE 
 
Trabalho de Engenharia
Materiais de Construção Mecânica l 
SANTO ANDRÉ – SP
2010
Classificação, especificação e aplicação dos ferros fundidos.
Trabalho de Graduação de tecnologia em automação industrial pela uniABC, apresentado como exigência parcial da disciplina de Engenharia de Materiais de construção Mecânica l, sob orientação do prof. Iorio.
FERRO FUNDIDO 
1-INTRODUÇÃO
Dentre as ligas ferro-carbono, os ferros fundidos constituem um grupo de ligas de importância fundamental para a indústria, não só devido às características inerentes ao próprio material, como também pelo fato de, mediante introdução de elementos de liga, aplicações de tratamentos térmicos adequados e pelo desenvolvimento do ferro fundido nodular, ter sido viável ao seu emprego em aplicações que, de certo modo, eram exclusivas dos aços.
Assim sendo o seu estudo é fundamental para o engenheiro mecânico, ao qual se oferece mais uma opção no sentido da seleção de materiais metálicos para as diversas aplicações industriais. 
2-DEFINIÇÕES
Pelo conhecimento do diagrama de equilíbrio Fe-C, costuma-se definir ferro-fundido como “as ligas Fe-C cujo teor de carbono se situa acima 2,0% aproximadamente”. Face à influência do silício nessa liga, sobretudo sob o ponto de vista de sua constituição estrutural, o ferro fundido é normalmente considerado uma “liga ternária Fe-C-Si”, pois o silício está freqüentemente presente em teores superiores ao do próprio carbono. 
	Por outro lado, em função de sua constituição estrutural, o carbono está geralmente presente, em grande parcela, na forma “livre”.
	Nessas condições, a definição de ferro fundido adotado nesse trabalho será a seguinte:
	Ferro fundido é a liga ferro – carbono - silício, de teores de carbono geralmente acima de 2,0% em quantidade superior à que é retirada em solução sólida na austenita, de modo a resultar carbono parcialmente livre, na forma de veios ou lamelas de grafita. 
	Dentro da denominação geral de “ferro fundido”, porem ser distinguidos os seguintes tipos de ligas:
· Ferro fundido cinzento - Cuja fratura mostra uma coloração escura, donde a sua denominação, caracterizado por apresentar como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício e estrutura em que uma parcela relativamente grande do carbono está no estado livre grafita lamelar e outra parcela no estado combinado (Fe3C);
· Ferro fundido branco – Cuja fratura mostra uma coloração clara (donde a sua denominação), caracterizado por apresentar ainda como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício, mas cuja estrutura, devido ás condições de fabricação e menor teor de silício, apresentam o carbono quase inteiramente na forma combinada (Fe3C);
· Ferro fundido maleável – Caracterizado por ser obtido a partir do ferro fundido branco, mediante um tratamento térmico especial (maleabilização), resultando numa transformação de praticamente todo o ferro combinado em grafita na forma de nódulos (em vez de veios ou lamelas);
· Ferro fundido nodular – Caracterizado por apresentar, devido a um tratamento realizado ainda no estado líquido, carbono livre na forma de grafita esferoidal, o que confere ao material característica de boa ductibilidade, donde a denominação freqüente para esse material de ferro fundido dúctil.
A faixa de composição dos cinco principais tipos de ferro fundidos, sem elementos de liga, está indicada na tabela:
FAIXA DE COMPOSIÇÃO DE FERROS FUNDIDOS TÍPICOS COMUS
3- DIAGRAMAS DE EQUILÍBRIO Fe-C
	Diagrama de equilíbrio Fe-C para faixa correspondente aos ferros fundidos – O gráfico abaixo corresponde a mais recente versão do diagrama de equilíbrio Fe-C. Esse diagrama é relativo apenas à liga binária Fe-C, em que o principal elemento de liga é o carbono. 
	As condições complementares que podem ser feitas, ao analisar os fenômenos que ocorrem na faixa relativa aos ferros fundidos, são as seguintes:
· Ao teor de carbono de 4,3%, temperatura de 1148° (ponto C), corresponde à liga de mais baixo ponto de solidificação ou fusão; essa liga é chamada autética;
% DE CARBONO
As ligas entre 2,0 e 4,3% de carbono são chamadas hipoeutéticas; aquelas de carbono acima de 4,3% são chamadas hipereutéticas. Os ferros fundidos correspondentes seriam denominados hipoeutéticos e eutéticos (estes últimos com 4,3% de carbono).
	Ao resfriar lentamente uma liga binária Fe-C com teor de carbono correspondente à liga eutética (ponto C), verifica-se exatamente no ponto C, a mesma se solidifica, havendo em equilíbrio duas fases: austenita de um lado e Fe3C (cementita) do outro lado. Esse eutético cristalizado é chamado “ledeburita” e é constituído de um fundo de cementita com aproximadamente 6,7% de carbono e cristais dentríticos de austenita, contendo 2,0% de carbono;
	Continuando o resfriamento, verifica-se uma diminuição gradativa do teor de carbono de austenita, visto que a composição desta acompanhada a inclinação da linha ES ou A cm. Esse fenômeno prossegue até que se tenha atingido a temperatura 727°C (ponto S) correspondente a 0,77% de carbono, na linha A1, abaixo da qual não pode mais existir a austenita.
	Ao ultrapassar, pois, a linha A1, essa austenita tranforma-se em perlita. Assim sendo, a ledeburita, abaixo de 727° até a temperatura ambiente (faixa de temperaturas dentro da qual nenhuma nova transformação ocorre) será constituída de glóbulos de perlita sobre um fundo de cementita; o aspecto micrografico desse constituinte, que corresponde, pois, ao de um ferro fundido com 4,3% de carbono, está representado logo abaixo:
Aspecto micrográfico da ledeburita. Estrutura típica de ferro fundido branco com 4,3% de carbono; glóbulos de perlita sobre um fundo de cementita. (Aumento 530x).
	Continuando o resfriamento, suponha-se ter sido atingida a temperatura correspondente ao ponto x2. A essa temperatura, a liga de 3,0% de carbono apresenta, em equilíbrio, duas fases, como se pode perceber pelas intersecções da horizontal por x2 até os extremos do diagrama (linhas solidus e liquidus): austenita, que se enriquece paulatinamente de carbono e o liquido, cuja composição, por sua vez, percorre a linha liquidus. Em resumo: à medido que a liga com 3,0 de carbono se aproxima da linha solidus, cristais de austenita se formam em quantidades cada vez maiores, diminuindo a quantidade de fase líquida. A atingir-se a temperatura correspondente à linha solidus, no ponto x3, estão em equilíbrio a fase austenita com 2,0% de carbono e eutético com 4,3% de carbono (ou seja ledeburita, por sua vez constituída de austenita e cementita);
	Prosseguindo o resfriamento, a austenita isolada de um lado e a da leburita do outro terão seu teor de carbono normalmente alterado para valores decrescentes, ao percorrer a sua composição a linha Acm, até ser atingida a temperatura de 727°C, correspondente à linha A1, quando toda a austenita (inclusive a da leburita) se transforma em perlita. Daí até a temperatura ambiente, nenhuma nova transformação ocorre. Em conseqüência, abaixo de 727°C, a liga com 3,0% de carbono será constituída de cristais de perlita envolvidos por leburita que, por sua vez, é agora constituída de glóbulos de perlita sobre um fundo de cementita. Seu aspecto micrografico é indicado na figura logo abaixo.
	Considera-se, por fim, uma liga hipereutética, por exemplo, com 5% de carbono (linhaY). Adotado o mesmo raciocínio, ter-se-à: entre linhas liquidus e solidus, cristais de cementita de forma alongada, formados em primeiro lugar, e liquido, cuja composição percorre a linha liquidus, no sentido do ponto eutético. Ao atingir a temperatura de 1148°C, dar-se-a a solidificação total a as fases em equilíbrio serão: cementita de um lado e o eutético ledeburita (austenita mais cementita) do outro;
	Entre as linhas solidus e a linha A1, nada ocorre com a cementita; mas a austenita do eutético (ledeburita) terá seu teor de carbono alterado, percorrendo a linha Acm até atingir-se a linha A1, quando ela passa a perlita. Assim a 727°C (linha A1), a liga considerada será constituída das fases: cristaisalongados de cementita e um fundo de leburita (glóbulos de perlita mais cementita). Seu aspecto micrográfico, que permanece até a temperatura ambiente.
	As microestruturas mostradas são típicas de ferros fundidos absolutamente brancos, pois não está presente qualquer quantidade de silício. Tais ligas, como se verá posteriormente, têm utilização relativamente limitada, face às propriedades mecânicas geralmente desfavoráveis para as aplicações mais comuns.
Aspecto micrográfico apresentado por um ferro fundido hipoeutético. A estrutura apresenta dendritas de perlita, áreas pontilhadas constituídas de ledeburita e algumas áreas brancas constituídas de cementita. (aumento 530x). 
Aspecto micrográfico de ferro fundido branco hiper-eutético. A estrutura apresenta longos cristais de cementita sobre um fundo de leburita. (aumento 150x).
4- DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Fe-C-Si
	O diagrama é de natureza metaestável ou de pseudo-equilibrio, pois, com o tempo, pode ocorrer decomposição do Fe3C em ferro e carbono, este último na forma de grafita.
	 Essa decomposição é acelerada pela presença de silício, de modo que convém estudar o efeito desse elemento no diagrama de equilíbrio Fe-C. Trata-se, assim de estudar um diagrama ternário, o que se pode ser feito tornando-se secção do diagrama Fe-C-Si, para teores determinados de silício. Mostra secções para teores de silício de 2,3%, 3,5%, 5,2% e 7,9%. Os dois primeiros correspondem a ligas Fe-C-Si de maior uso prático. Nas figuras são mostradas apenas as linhas de transformação para temperatura, elevadas, a partir de 1000°C.
	Pela sua observação verifica-se que a principal alteração refere-se a composição do eutético, o qual diminui à medida que aumenta o teor de silício. Ao mesmo tempo, nota-se que a reação do autético ocorre num intervalo de temperratura, ao contrário do que acontece no diagrama binário Fe-C, onde ocorre tal reação se dá a uma temperatura praticamente constante.
	Sob o ponto de vista prático, a utilização e interpretação dos fenômenos de transformação dos diagramas tenários são relativamente complexas.
	 Mostra as faixas dos teores de carbono e de silício das ligas ferrosas. A linha tracejada inferior define o limite superior de teor de carbono como limite da solubilidade do carbono na austenita.
	No caso dos ferros fundidos tomados como ligas ternárias, utiliza-se um conceito ou fórmula que possibilita levar em consideração o efeito do silício nas transformações estruturais e, por tanto, nas propriedades dos ferros fundidos, em que silício está presente em teores relativamentes elevados.
	Esse conceito é do “carbono equivalente” e é representado pela fórmula 
C.E. = %C + 1/3 (%Si+%P)
Deixando de lado o fósforo, cuja influência nessas ligas será estudada mais adiante, terse-ia apenas:
C.E. = %C + 1/3 (%Si)
Diagrama de equilíbrio metaestáveis Fe-C-Si para quatro diferentes teores de silício. 
Faixa aproximada de quantidades de carbono e silício nas ligas ferrosas.
	A fórmula indica que o efeito de silício corresponde ao de um terço do efeito do carbono. Por exemplo, tornando-se uma liga com 2,3 de Si, verifica-se que o ponto eutético corresponde a cerca de 3,6%. Aplicando-se a fórmula ter-se-ia:
C.E. = 3,6 + 2,3/3 = 4,3% aproximadamente
	Do mesmo modo, na liga com 3,5% de silício, onde o eutético foi deslocado para cerca de 3,20% de carbono, ter-se-ia:
C.E. = 3,2 + 3,5/3 = 4,3 aproximadamente.
	 Em resumo, as ligas com 3,6% de carbono e 2,3% de carbono e 3,5% de silício comportam-se como ligas eutéticas e apresentam, teoricamente, à temperatura ambiente, uma estrutura ledeburítica.
	Na verdade além dos efeitos que o silício exerce ao deslocar o eutético para teores mais baixos de carbono, uma outra característica desse elemento, sob o ponto de vista de estrutura e propriedades mecânicas, relaciona-se com tendências grafitizante, ou seja promover a decomposição do Fe3 em ferro e carbono, este último sob a forma de grafita lamelar.
	Tornando-se a secção correspondente a 2,0% de Si de um diagrama completo Fe-C-Si, como mostra a tabela, verifica-se a existência de três fases (áreas achuradas), uma das quais é grafita.
	Como o quando se forma a grafita?
	Lembre-se de que o diagrama de equilíbrio Fe-C é de natureza metaestável: a rigor, trata-se de um diagrama Fe-Fe3C. O equilíbrio estável corresponde, de fato, a liga ferro-grafita, ou seja, as condições de equilíbrio são tais que ocorre a decomposição de Fe3C em Fe e C, este último na forma de grafita.
	Essa decomposição depende da velocidade de resfriamento e da presença de determinados elementos de liga.
	Ao solidificar um ferro fundido cinzento hipoeutético, por exemplo, com 3% de carbono e 2,3% de silício, resultam, em primeiro lugar, cristais primários de austenita, cuja quantidade aumenta com o decréscimo de temperatura. A cerca de 1150°C, o liquido remanescente solidifica com um teor de carbono de aproximadamente explicadas, ocorre em grande parte a grafitização. Admite-se, entretanto, que, no curto intervalo de tempo em que ocorre a solidificação final, fica estabelecida a quantidade, a forma e a distribuição da grafita.
	Abaixo da temperatura de solidificação, no exemplo considerado, têm-se, pois dentritas de austenita, cujo teor de carbono decresce com a queda da temperatura, formando uma matriz em que estão distribuídas lamedas de grafita. O carbono, que é precipitado da austenita, aparece em parte como perlita e em parte como grafita livre. A quantidade desta depende, como já mencionou, da velocidade de resfriamento e do odor de silício.
	Ao ultrapassar a última linha de transformação, correspondente à temperatura do eutetóide, a austenita remanescente passa a perlita e a estrutura da liga é constituída de perlita com lamelas de grafita, podendo, ainda, com resfriamento mais lento, a perlita decompor-se parcialmente em ferrita e grafita. A estrutura consistirá, então, de perlita, ferrita e lamelas de grafita. Essa é uma das estruturas comuns em ferros fundidos cinzentos de maior utilização comercial.
5-FATORES QUE INFLUEM NA ESTRUTURA DO FERRO FUNDIDO
	São dois fatores predominantes na determinação da estrutura do ferro fundido:
· Composição química
· Velocidade de resfriamento
COMPOSIÇÃO QUÍMICA – Os elementos que mais influem na estrutura são o carbono e o silício, como se pode depreender de tudo o que foi exposto até o momento: o carbono determina a quantidade de grafita que se pode formar e o silício é essencialmente elemento grafitizante, favorecendo a decomposição do carboneto de ferro; sua presença, independentemente do teor de carbono, pode fazer um ferro fundido tender para o cinzento ou para o branco. O manganês, sempre presente, tem efeito oposto ao do silício, isto é, estabiliza a cementita e, assim, contrabalança, de certo modo, a ação grafitizante do silício. A rigor, o manganês nos ferros fundidos, tanto quanto nos aços, é adicionado como dessulfurante; entretanto, como na pratica há sempre um excesso de manganês, este atua como estabilizador da perlita: daí o seu efeito oposto ao do silício e sua utilidade para produzir estrutura com matriz predominantemente perlítica, sobre tudo em peças fundidas volumosas.
	Os outros elementos, impurezas normais, fósforo e enxofre, não têm uma ação muito significativa sob o ponto de vista de tendência grafitizante. Apenas o fósforo é um estabilizador relativamente forte do carboneto de ferro; sua principal ação é na estrutura do material, porque forma com o ferro e o carbono um composto de natureza eutética – carboneto de ferro de fosfeto de ferro – de aparência branca e perfurada, chamada steadita.
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO-Esse fator relaciona a velocidade de resfriamento propriamente dita durante a solidificação no interior dos moldes e a espessura das peças moldadas. Em outras palavras, secções espessas significam velocidades de resfriamento relativamente lentas e secções finas, velocidades rápidas, o que significa também que em peças de secções de diferentes espessuras, ocorrem diversas velocidades de resfriamento.Secção vertical do sistema Fe-C-Si a um teor constante de 2% de Si, mostrando, em achurado, as áreas de três fases.
TABELA Efeitos estruturais de alguns elementos no ferro fundido.
	Para elevadas velocidades de resfriamento – como as que se verificam em secções finas ou nas áreas adjacentes às paredes do molde – não há muito tempo para a decomposição da cementita, de modo que, dependendo dos teores de carbono e de silício, pouca ou nenhuma grafitização ocorre e há tendência para formar-se ferro fundido branco. Produz-se o que se chama na prática de secções coquilhadas.
	Com as velocidades de resfriamento lentas das secções mais espessas, ocorre uma apreciável grafitização, dependente sempre do teor de silício. A estrutura será constituída essencialmente de perlita e grafita. Para resfriamento ainda mais lento e teor de silício ainda mais lento e teor de silício mais elevado, a cementina da perlita pode também decompor-se parcialmente, originando-se assim, a estrutura constituída de veios de grafita, perlita e ferrita. Essa estrutura confere ao material característico de baixa dureza e excelente usinabilidade, além de razoável resistência mecânica.
	É claro que haverá secções intermediarias, com alguma formação de grafita, resultando, nelas, ferro fundido mesclado.
	A velocidade de resfriamento não influi apenas na grafitização; outra ação é na forma, distribuição e tamanho dos veios de grafita. Velocidades altas produzem veios finos, com uma distribuição dentritica, comumente muito lentas em uma distribuição de veios grosseiros de grafita.
	A influência da velocidade de resfriamento, juntamente com a do teor de silício, pode ser facilmente verificada na prática com um pequeno ensaio a ser realizado pelo fundidor, utilizando um pequeno corpo de prova de forma especificada, chamado “cunha de coquilhamento”. Desse modo, tem-se um meio rápido e eficiente de controlar a tendência à grafitização de um ferro fundido e corrigir em tempo as cargas do forno de fundição, mediante adição de elementos grafitizantes ou estabilizadores.
6- COMPONENTES ESTRUTURAIS DOS FERROS FUNDIDOS.
	O mais importante é a “grafita”, por ser o elemento que determina fundamentalmente as características mecânicas dos ferros fundidos. Costuma-se comparar os ferros fundidos aos aços, chamando-os de aços contendo grafita em veios, pois, a rigor, os outros constituintes estruturais importantes – cementita, perlita e ferrita – são os constituintes básicos dos aços reside no fato dos veios de grafita constituem uma solução de continuidade na estrutura ou matriz básica do material ou, em outras palavras, interrompem a uniformidade ou continuidade dessa matriz.
Estrutura de ferro fundido cinzento do tipo hipoeutética, mostrando, os constituintes perlita, ferrita e veios de grafita. (aumento 100x).
Estrutura de um ferro fundido apresentando grandes veios de grafita, o eutético complexo rico em fósforo e mais inclusões, numa matriz perlítica. (aumento 100X).
Cunha de coquilhamento, em que as dimensões variam conforme indicado. O tempo necessário para realizar o ensaio varia de 35 segundos, para a menor cunha, até 10 minutos para a maior.
	A ASTM e a AFS classificam o aspecto e a forma de apresentação da grafita em cinco tipos, como se segue:
A- Irregular desorientada
B- Em roseta
C- Desigual irregular
D- Interdentrítica desorientada
E- Interdentrítica orientada
	Do mesmo modo, essas Associações classificam a grafita, pelas suas dimensões, em oito tamanhos, de 1 a 8, correspondendo o n°1 às dimensões maiores (veios longos) e n°8 às dimensões menores. 
	Os outros constituintes normais – ferrita, sementita e perlita – já são conhecidos, pois foram descritos no primeiro capitulo desta obra.
	A “ledeburita”, que ocorre nos ferros fundidos brancos, é um constituinte formado de pequenos glóbulos de perlita, sobre um fundo de sementita; por isso apresenta elevada dureza.
A “steadita” é um constituinte de natureza eutética, compreendendo partículas de fosfeto de ferro Fe3P e carboneto de ferro Fe3C, com baixo ponto de fusão (inferior a 982°C). Ocorre em áreas interdentriticas, formando uma segregação, pois essas áreas são as ultimas que solidificam. A steadita ocorre quando a quantidade de fósforo presente é superior a 0,15%. É muito dura e frágil. 
7-FATORES OUTROS QUE INFLUEM NOS CARACTERISTICOS DE GRAFITIZAÇÃO DOS FERROS FUNDIDOS.
	A grafitização (forma, distribuição e dimensões dos veios de grafita) e, portanto, a estrutura e os característicos mecânicos dos ferros fundidos são influenciados por outros fatores que não apenas a composição química e a velocidade de resfriamento.
Forma e distribuição dos veios de grafita, segundo as normas da ASTM e da AFS. 
	O mais importante é a chamada “inoculação” que consiste na adição de uma liga metálica, no metal, enquanto estiver líquido, quer no próprio forno ou na “panela de fundição” pouco antes do vazamento do metal ou no jorro do metal líquido quando da passagem do forno para a panela de vazamento. Acredita-se que nessa prática provoca o aparecimento de “núcleos” no metal fundido, nas quais o metal de grafita pode começar. O efeito consiste no decréscimo da tendência da formação de ferro branco, ou seja, numa tendência a grafitização, sem conseqüência apreciável na estabilidade da perlita. Além disso, fica favorecida a formação de veios menores de grafita, com distribuição mais uniforme. Existem muitos inoculantes comerciais, os quais podem ser agrupados da seguinte maneira:
- Inoculantes grafitizantes comuns, incluindo grafita, silício metálico, ferro-silício (com 50%, 75% ou 85% de Si) e silicieto de cálcio;
- Inoculantes grafitizantes especiais, que se caracterizam por apresentar um maior efeito grafitizante (podendo, pois, ser utilizados em quantidades relativamente pequenas) e que incluem, entre outros, os seguintes: Ca-Si; Ca-Si-Ti; Ca-Si-Mn; Si-Zr-Ca; Si-Ba; Si-Mn-Ca-Ba; Si-terras raras, SiCésio etc.;
- Inoculantes estabilizantes (também chamados fertilizantes), recomendados para ferros fundidos cinzentos de carbono equivalente elevado (4,0 a 4,5%) e que incluem, entre outros, Cr-Si, silicielo de cromo, Cr-Si-Mn, Cr-Si-Mn-Zr.
	A temperatura do ferro fundido liquefeito deve ser no mínimo, de 1455°C.
	Em resumo, pode-se afirmar que a inoculação do ferro fundido cinzento tem por objetivo:
- Aumentar a tendência à grafitização e, portanto, diminuir a tendência ao coquilhamento;
- Melhorar a tendência à formação de estruturas mais finas e uniformes em secções de espessuras variadas;
- Reduzir o super-resfriamento para favorecer a formação de grafita tipo A e diminuir ou eliminar a grafita interdentrítica, sobretudo a do tipo D;
- Melhorar as propriedades mecânicas;
- Finalmente, possibilitar a obtenção de ferros fundidos cinzentos de alta resistência, com carbonos equivalentes relativamente baixos.
	Outro fator a considerar é o superaquecimento, ou seja, a temperatura de aquecimento do ferro fundido quando inteiramente liquefeito. Deve-se manter- geralmente, para os melhores resultados, o metal fundido a uma temperatura muito alta (1500 a 1700°C), o que exige um forno elétrico como forno de fusão. O superaquecimento resulta em inicio de grafitização a temperaturas mais baixas, o que promove a formação de veios menores e mais finos de grafita adquirir uma disposição interdentrítica com conseqüente queda da resistência mecânica do material, que é corrigida pela inoculação.
	De qualquer modo, como já se mencionou não se conhece com precisão o mecanismo exato de precipitação de grafita; muitas teorias foram propostas nesse sentido.
	Pode-se, contudo, estabelecer certos fatos associados à formação de grafita, alguns dos quais já expostos, e que podem ser resumidos da seguinte maneira:
- A precipitação da grafita depende dos teores de carbono e silício e da velocidade de resfriamento, através de uma certa faixa de temperatura;
- Mantidos constantes o teor de carbono e a velocidade de resfriamento, quantidades crescentes de Si resultam em quantidades crescentes de grafita e veios de grafitamaiores;
- Mantidos constantes de Si e a velocidade de resfriamento, decréscimo do carbono total original menor quantidade de grafita, geralmente em veios menores;
- A precipitação da grafita não é eliminada pela quantidade de C presentes alem da composição do eutetóide (0,80%), mas se houver quantidade suficiente de grafita e a velocidade de resfriamento for muito pequena, essa precipitação pode continuar até praticamente eliminar a presença de qualquer carbono combinado;
- A grafitização é acelerada pela presença de núcleos de grafita, os quais tendem a ser destruídos por altas temperaturas de fusão. 
FERROS FUNDIDOS CINZENTOS
1-INTRODUÇÃO
	Esta é, entre os ferros fundidos, a liga mais usada, devido aos seus característicos de:
· Fácil fusão e moldagem 
· Boa resistência mecânica 
· Excelente usinabilidade
· Boa resistência ao desgaste
· Boa capacidade de amortecimento
	Como em todas as ligas metálicas, existe uma correlação íntima entre as propriedades do ferro fundido e sua estrutura, correlação essa que, no caso particular do ferro fundido cinzento, é mais estreita e mais complexa, tendo em vista a presença de carbono livre na forma de grafita e a forma, distribuição e dimensões que os veios de grafita apresentam e mais a influência que, nesse sentido, a espessura de paca exerce.
	Portanto, pode-se prever, com razoável aproximação, as propriedades dos ferros cinzentos, em função da sua composição química principalmente teores de carbono grafítico e silício, das peças e da forma como a grafita se apresenta.
	Os ferros fundidos cinzentos apresentam-se dentro de uma faixa de composição química muito ampla:
Ct – 2,5 a 4,00%
Si – 1,00% a 3,00%
Mn – 0,20% a 1,00%
P – 0,02% a 1,00%
S – 0,2% A 0,25%
	Os efeitos desses elementos já são conhecidos.
	É freqüente, ainda, adicionar outros elementos de liga, visando alterar certas características do material, como se verá mais adiante.
2-CLASSIFICAÇÃO DOS FERROS FUNDIDOS CINZENTOS
	Segundo ABNT, os ferros fundidos são designados pelas letras FC, indicativas de “ferro fundido cinzento”, seguindo-se dois algarismos representativos do limite mínimo de resistência à tração.
	As classes FC-10 e FC-15 correspondem aos ferros fundidos cinzentos comuns, com excelente fundibilidade e melhor usinabilidade. A classe FC-15 é utilizada, entre outras aplicações, em bases de máquinas, carcaças metálicas e aplicações semelhantes.
	As classes FC-20 e FC-25, também de boas fundibilidade e usinabilidade, apresentam melhor resistência mecânica e apresentam melhor resistência mecânica e se aplicam principalmente em elementos estruturais, tais como barramentos, cabeçotes e mesas de máquinas operatrizes.
	As classes FC-30 e FC-35, com maiores durezas e resistência mecânica, aplicam-se em engrenagens, pequenos virabrequins, bases pesadas de máquinas, colunas de maquinas, buchas e grandes blocos de motor.
	A classe FC-40 é a classe de uso comercial que possui a maior resistência mecânica, apresentando, para essa finalidade, combinação dos elementos de liga, entre eles, níquel, cromo e molibdênio. Como possui elevada ao coquilhamento, sua utilização é limitada a peças de espessuras médias e grossas.
Propriedades mecânicas dos ferros fundidos cinzentos, de acordo com a EB-126 da ABNT
	A ASTM agrupa os ferros fundidos cinzentos em sete tipos, de composição química indicada na tabela abaixo.
Classes de ferro fundido cinzento segundo a ASTM
	Os números de 20 a 60, das classes ASTM, correspondem aos limites de resistência à tração, em lb/pol etc.; portanto, em medidas métricas, essas classes apresentam, em media, os seguintes valores aproximados para limite de resistência à tração:
· Classe 20 – 14,0 kgf/mm² (140 MPa)
· Classe 25 – 17,5 kgf/mm² (175 MPa)
· Classe 30 – 21,0 kgf/mm² (210 MPa)
· Classe 35 – 24,5 kgf/mm² (245 MPa)
· Classe 40 – 28,9 kgf/mm² (270 MPa)
· Classe 50 – 35,0 kgf/mm² (340 MPa)
· Classe 60 – 42,0 kgf/mm² (410 MPa)
	A composição química de cada classe esta indicada em faixas amplas, com valores que se sobrepões: os teores mais altos de carbono e silício correspondem aos menores diâmetros dos corpos de prova, o que significa que, à medida que a espessura das peças aumenta, os teores de carbono e silício decrescem.
	De acordo com os diâmetros dos corpos de prova, as propriedades mecânicas dessas classes variam de acordo com a tabela abaixo.
Propriedades mecânicas dos ferros fundidos cinzentos, segundo a ASTM
Propriedades mecânicas dos ferros fundidos cinzentos, segundo a ASTM
(Continuação).
3-PROPRIEDADES DOS FERROS FUNDIDOS CINZENTOS
	As propriedades desses materiais dependem dos seguintes fatores:
· Microestrutura
· Composição química
· Secção do material
Na microestrutura a presença de carbono livre ou grafita é o fator micro estrutural predominante, porque maior sua quantidade, mais mole e menos resistente será o material. Além disso, a forma da grafita, a dimensão dos veios e a sua distribuição afetam igualmente as propriedades.
Por outro lado, a matriz metálica dos ferros fundidos cinzentos contém ferrita e perlita; se a ferrita predominar, a usinabilidade do material é melhor, mas sua resistência mecânica e sua resistência ao desgaste são prejudicadas. Se a perlita for o constituinte predominante na matriz metálica, os ferros fundidos cinzentos correspondentes apresentarão melhor resistência mecânica. Uma matriz metálica contendo ferrita e perlita em proporções praticamente idênticas proporcionará ao material dureza e resistência mecânica intermediaria.
A introdução de elementos de liga e ou a aplicação de tratamentos térmicos modificam a microestrutura da matriz metálica, podendo dar origem a perlita fina ou a uma matriz acicular, típica da martensita, afetando, é claro, de modo positivo as propriedades mecânicas.
No que diz respeito à composição química, os elementos básicos que influem nas propriedades mecânicas são o carbono e o silício e, em menor extensão, o fósforo. Desses três elementos, o silício é o mais importante, pois como se viu, é ele o principal responsável pela formação de grafita. O silício melhora ainda a resistência a corrosão e à oxidação a temperaturas elevadas do material.
O efeito simultâneo do carbono, silício e fósforo é representado por uma fórmula já apresentada, a qual define o “carbono equivalente”.
 
Carbono Equivalente, %
Relação típica entre carbono equivalente e a resistência à tração de barra de 30 mm de diâmetro de ferro fundido cinzento.
O gráfico acima é a relação típica entre carbono equivalente e a resistência à tração de barra de 30 mm de diâmetro de ferro fundido cinzento.
Essa equação indica que, na base de porcentagem em peso, os teores de silício e fósforo de ferro fundido cinzento afetam as propriedades mecânicas, do mesmo modo que seu carbono total, porém, somente de um terço.
O fósforo deve ser mantido o mais baixo possível, dentro dessas características dessas ligas.
O enxofre deve ser controlado de modo a evitar-se a formação de FeS. Como no caso dos aços, esse controle é feito pela adição de manganês em quantidade suficiente para promover a formação de MnS, em vez de FeS. Para isso, o teor de Mn deve ser geralmente, 1,7 vezes o teor de S, mais 0,12 Mn.
EE
Espessura da secção, em mm
Efeito do carbono equivalente na resistência à tração do ferro fundido cinzento em função da espessura da secção.
Dureza Brinell
Relações entre resistência à tração e dureza para ferro fundido cinzento, ferro maleável, ferro nodular e aço.
A adição de elementos de liga será considerada mais adiante.
A secção das peças é outro fator significativo a influenciar as propriedades mecânicas dos ferros fundidos cinzentos. Isso devido ao efeito da velocidade de resfriamento, a qual, se lenta, proporciona maior quantidade de carbono livre ou grafita e, se rápida, pode levar a formação de ferro fundido branco ou mesclado, com apreciáveis variações nas propriedades mecânicas, principalmente dureza e resistência ao desgaste. Assim em peças com secções muito espessasfundidas em moldes de areia, por exemplo, há tendência de formar-se muita grafita e peças fundidas de secções mais finas, mesmo se fundidas em moldes de areia, podem apresentar menos grafita, cuja identidade diminui ainda mais se os moldes forem metálicos. Finalmente, peças fundidas de secções variadas podem apresentar diferenças na quantidade de grafita e nas dimensões dos seus veios, ficando afetada igualmente a matriz metálica a qual pode apresentar durezas diferentes nas áreas entre as secções finas e as secções espessas.
Em resumo, devido ao efeito dimensional, as propriedades mecânicas – a resistência à tração em partícula – de uma peça de ferro fundido cinzento de análise determinada dependerá do tipo de material do molde e das dimensões das secções.
O conceito de carbono equivalente também pode ser aplicado na variação demensional. Os gráficos acima relacionam a espessura da secção e a resistência à tração com o carbono equivalente, podendo-se notar que os ferros fundidos cinzentos com baixo carbono equivalente são menos sensíveis a variações dimensionais que os de carbono equivalente mais elevado.
A tabela da ABNT já mostrada indica o efeito da secção sobre os valores de limite de resistência à tração, dureza e resistência à flexão estática.
A tabela abaixo representa as propriedades mecânicas dos ferros fundidos cinzentos de acordo com a norma DIN (*).
(*) Os valores de resistência à tração apresentados correspondem a corpos de prova de 30 mm de diâmetro ou secção de peça de aproximadamente 15 mm. Para secções menores, a resistência à tração é maior, devido à maior quantidade de perlita presente. Para secções maiores, devido à maior quantidade de ferrita presente, a resistência a dureza são menores. Como os ferros fundidos cinzentos são materiais muito pouco dúcteis, o alongamento é insignificante, geralmente menor que 1% e essa característica não é determinada.
Propriedades mecânicas dos ferros fundidos cinzentos, segundo a norma DIN.
	Como se pode observar pelo exame das tabelas acima relativas às normas brasileiras, em principio as propriedades fundamentais dos ferros fundidos cinzentos são a resistência à tração, resistência à compressão e dureza.
	A resistência à tração é a mais é a mais importante, e o próprio agrupamento dos ferros fundidos em classes por diversas normas é feito com base nos valores de limite de resistência à compressão e dureza.
	A dureza varia, nos ferros fundidos em geral, desde valores correspondentes a 100 Brinell para ferros fundidos cinzentos ou de grande usinabilidade até 600 Brinell para ferros fundidos coquilhados. A interpretação das determinações de dureza pode levar a julgamento errôneo sobre a qualidade do material, em face da presença de grande quantidade de grafita que se esmaga com facilidade. Para ferros fundidos com dureza Brinell até500 recomenda-se o uso do processo Brinell com esfera de 10 mm e carga de 3000 kg; quando a dureza é superior a 500, recomenda-se o método Rockwell, escala C.
	Como no caso dos aços, seria muito útil estabelecer-se uma relação entre a dureza e a resistência à tração dos ferros fundidos, visto que os ensaios de dureza e a resistência à tração dos ferros fundidos, visto que os ensaios de dureza são mais fáceis e rápidos, alem de não serem destrutivos. Contudo, devido às variações de quantidade e forma dos veios de grafita, essa relação apresenta-se numa faixa muito extensa. MACKENZIE estabeleceu razões entre dureza e resistência à tração para ferro fundido cinzento. As relações para ferro dúctil, ferro maleável e aço também estão indicados. Enquanto o aço apresenta uma relação fixa de resistência à tração para dureza Brinell de aproximadamente 500 para 1 e os ferros dúcteis e maleáveis de aproximadamente 400 para 1, os ferros fundidos cinzentos mostram uma considerável variação, alem de exibir amplos limites.
	O módulo de elasticidade dos ferros fundidos não é uma constante, o que esses materiais não obedecem à lei de Hooke – proporcionalidade ente tensão e deformação. Determina-se esse valor arbitrariamente, como sendo a inclinação da linha que une o ponto de origem da curva tensão-deformação e o ponto correspondente a ¼ do limite de resistência à tração. O módulo de elasticidade dos ferros fundidos, assim determinado, varia de 7.500 a 15.500kgf/mm² (73.575 a 152.055 MPa), dependendo pois, do limite de resistência à tração do material e do volume, forma a distribuição da grafita.
	
Outra propriedade que se costuma controlar é a resistência à ruptura transversal. No ensaio correspondente, os dados obtidos são a carga no centro em kgf e a flecha correspondente no centro em mm. Geralmente, o valor dessa propriedade aumenta à medida que aumenta a resistência à tração, ao passo que a flecha diminui, sem que haja correlação exata entre essas duas propriedades.
A resistência à compressão é considerada de importância comercial. O valor da resistência à compressão é de 3 a 4,5 vezes superior ao da resistência à tração. Varia, nos ferros cinzentos, cerca de 50 kgf/mm² (490 MPs) para cerca de 140 kgf/mm² (1380 MPa).
O limite de fadiga varia aparentemente de modo linear, em relação à resistência à tração, na proporção de 0,40 a 0,45. Assim, os ferros fundidos cinzentos comuns apresentarão limites de fadiga entre cerca de 6 kgf/mm² (60 MPa) para cerca de 17,5 kgf/mm² (175 MPa), adotado, nesses casos, o ensaio de fadiga correspondente a tensões de dobramento em ciclos totalmente reversíveis.
	As propriedades de resistência á tração e limite de fadiga, num ensaio realizado num ferro fundido cinzento ligeiramente ligado. Verifica-se a queda abrupta da propriedade a partir da temperatura de aproximadamente 420ºC.
Essa queda é particularmente importante quando se considerar que muitas peças de ferro fundido tem aplicações importantes em condições de tensões cíclicas e temperaturas elevadas.
A resistência ao choque foi considerada, durante muito tempo, uma propriedade secundária, por ser o ferro fundido cinzento comum um material frágil. Os tipos mais modernos, entretanto, mostram valores relativamente altos para essa propriedade. Assim é que ferros fundidos convenientemente ligados (com Ni e Mo, por exemplo, em baixos teores), apresentando valores para limite de resistência à tração da ordem de 40 a 50 kgf/mm² (390 a 490 MPa) podem mostrar resistência ao choque variando de 7 kgf a 14 kgfm (68,7 a 137,3 J).
	Ma propriedade típica dos ferros fundidos cinzentos é sua capacidade de amortecimento. Define-se “capacidade de amortecimento” como “habilidade de um metal absorver vibrações, resultantes de tensões cíclicas, por fricção interna, transformando a energia mecânica em calor”. O ensaio usual, devido a Foeppl-Pertz conduz a gráficos, como os representados na figura abaixo, os quais mostram a duração relativa a um impulso vibratório torcional conferido a corpos de prova de ferro fundido e de aço. A importância dessa propriedade reside no fato de que esse material tem grande aplicação em máquinas-ferramentas, sobretudo nas suas bases. A maior capacidade de amortecimento do ferro fundido, em relação ao aço, é atribuída aos veios de grafita, os quais, por não apresentarem resistência mecânica, constituem arspécies de vazios na estrutura do material, o que permite deformação plástica do material localizado ao redor dos veios, sob tensões nominais menores que em outros casos.								
					 		 
Capacidade de amortecimento do ferro fundido em comparação com a do aço.
Aplicações dos ferros fundidos cinzentos, segundo as classes ASTM.
	Outra propriedade característica do ferro fundido cinzento é a usinabilidade. Os ferros fundidos cinzentos mais comumente produzidos apresentam uma estrutura em que a matriz é ferritica ou ferrítico-pelítica. Além da influência evidente dos veios de grafita – quantidade, distribuição e tamanho – a própria matriz ou a porcentagem relativa de ferrita e perlita presentes é fator importante na usinabilidade do material
	A resistência ao desgaste do ferro fundido cinzentoé igualmente considerada uma característica importante, o que é, aliás, comprovado na prática pelo seu emprego usual em peças móveis de máquinas. Um dos fatores favoráveis ao comportamento do ferro fundido cinzento quanto á resistência ao desgaste é a alta usinabilidade do material. Assim, as peças correspondentes podem ser produzidas economicamente dentro de rigorosas tolerâncias dimensionais, o que contribuiu para diminuir o atrito entre partes e diminuir a ação de desgaste. O fator principal, entretanto, esta relacionada com a presença de grafita livre, que atende a adicionar ao material característico lubrificantes, contribuindo igualmente para diminuir o atrito entre as partes em contato e evitar o fenômeno de engripamento, o qual, por sua vez, pode levar à possibilidade de, pelo calor desenvolvido, ocorrer uma soldagem localizada, com conseqüente arrancamento de pelo calor desenvolvido, ocorrer uma soldagem localizada, com conseqüente arrancamento de partículas, tornando novamente à superfície áspera.
Composição básica e propriedade mecânica de ferro fundido para veículos automotores.
Aparentemente, a melhor estrutura para o ferro fundido cinzento, sob o ponto de vista de resistência ao desgaste, e a matriz 100% perlitica e grafita do tipo A, ou seja, veios irregulares e desorientados. O pior ferro fundido seria o que apresenta matriz ferritica associada com grafita dentrítica, tipo D ou E.
4-APLICAÇÕES DO FERRO FUNDIDO CINZENTO
	Algumas das aplicações mais importantes dos ferros fundidos cinzentos estão relacionadas nas tabelas abaixo.
	Os característicos dos ferros fundidos cinzentos tornam esses materiais de grande importância para a indústria automobilística. Por essa razão, a SAE, por intermédio da especificação J431, elaborou uma classificação desses materiais, conforme a Tabela mostra.
	As suas principais aplicações são:
	- Classe G 1800 – peças fundidas miscelâneas (no estado fundido ou recozido), onde a resistência mecânica não é um fator primordial.
	- Classe G 2500 – pequenos blocos de cilindro, cabeçotes de cilindro, cilindros resfriados a ar, pistões discos de embreagem, carcaças de bombas de óleo, caixas de transmissão, caixas de engrenagens, também de freio para serviço leve; também para tambores de freios e discos de embreagem para serviços moderado onde o alto teor de carbono minimiza p efeito desfavorável do calor;
	- Classe G 3000 – blocos de cilindro de automóveis e motores Diesel, cabeçotes de cilindro, volantes, pistões, tambores de freio e caixas de transmissão de tratores para serviço médico;
	- Classe G 3500 - blocos de motores Dieseis, blocos e cabeças de cilindro de caminhões e tratores, volantes pesados, caixas de transmissão de tratores, caixa de engrenagens pesadas; também para tambores de freio e discos de embreagem para serviços pesado, onde se exige alta resistência mecânica e à fadiga térmica;
	- Classe G 4000 – peças fundidas para motores Dieseis, camisas de cilindro, cilindros, pistões e eixos de comando de válvulas.
5-ELEMENTOS DE LIGA NOS FERROS FUNDIDOS CINZENTOS. FERROS FUNDIDOS LIGADOS.
EFEITOS DOS ELEMENTOS DE LIGA
	Embora seja hoje possível produzir ferros fundidos cinzentos de alta qualidade sem a adição de elementos de liga, apenas com um controle rigoroso do carbono combinado e dos teores de silício e manganês e mais da técnica de fabricação, a adição de elementos de liga vem se tornando uma prática usual, por permitir não só obter maiores resistências com o carbono equivalente mais elevado, como também porque as estruturas resultantes são menos sensíveis à variação da espessura das peças.
Nos ferros fundidos, os elementos de liga têm dois efeitos:
- tendem a decompor a cementina, ou seja, são elementos grafitizantes; silício, alumínio, níquel, cobre e titânio;
- tendem a estabilizar os carbonetos, ou seja, retardam a formação da grafita; manganês, cromo, molibdênio e vanádio, entre outros. Estes elementos devem, pois, ser evitados, em peças de paredes finas.
	Todos os elementos de liga tendem a aumentar a resistência à tração e a dureza, sendo os mais eficientes, nesse sentido, o vanádio, o molibdênio e o cromo.
	Tomando como base um ferro cinzento de composição 3,20% Ct;1,0%Cc, 1,5% Si, 0,7% Mn, 0,4% P, 0,5% S, 1% de molibdênio eleva o limite de resistência à tração de aproximadamente 26 kgf/mm² (260 MPa) para aproximadamente 32 kgf/mm² (310 MPa). Normalmente, o molibdênio é adicionado em teores de 0,20% a 0,80%. Refina a perlita que favorece a obtenção de baianita. Alem do efeito na matriz, o molibdênio exerce influência na grafita, que tende a “nodulizar”. Finalmente aumenta a temperabilidade do ferro fundido e melhora as propriedades mecânicas a temperaturas elevadas. Raramente, é usado isoladamente.
Resistência à tração de ferro fundido cinzento de vários teores de carbono, para porcentagem crescente de cobre.
	O cromo é o vanádio aumentam inicialmente a resistência à tração, verificando-se, em seguida, entre 0,5% e 1,0% uma queda dessa propriedade, devido ao excesso de carbonetos livres que tendem a aparecer. A dureza, entretanto, continua aumentando.
	O cromo é geralmente adicionado, quando isolado, até cerca de 0,30%. Acima desse teor, deve ser conjugado um elemento grafitizante, sobretudo em peças de secções finas, com cantos vivos.
	O cromo e o vanádio tornam a estrutura de matriz o ferro fundido cinzento mais perlítica e mais fina.
	O cromo e o molibdênio tornam a resistência a ruptura transversal. O níquel também, principalmente em ferros fundidos cinzentos com teor de carbono inferior a 3,0%.
	O titânio, em teores de 0,80% a 0,25% de titânio residual, aumenta a resistência à ruptura transversal, sobretudo em ferros fundidos com teor de carbono inferior a 3,4%. Do mesmo modo atua o vanádio, que, em teores de 0,10% a 0,20%, em secções de aproximadamente 75mm de diâmetro, aumenta a resistência à ruptura transversal de cerca de 50%.
	O níquel, cujo efeito em relação a ruptura transversal já foi mencionado, é um elemento grafitizante; as quantidades mais comumentes adicionadas situam-se entre 0,5% e 1,5%, para contrabalançar o efeito estabilizador de elementos como o cromo, molibdênio e vanádio; por essa razão, é raramente adicionado insoladamente.
	O cobre – outro elemento grafitizante – é adicionado usualmente em teores de 0,5% a 2,0%. A figura mostra a resistência à tração do ferro fundido cinzento, em barras de 10mm de diâmetro de vários teores de carbono, em função do teor de cobre. Verifica-se que, acima de 3,0% de cobre, que corresponde aparentemente ao limite de solubilidade do cobre, a resistência cai. Quando o cobre é adicionado isoladamente, recomenda-se reduzir o teor de silício de uma quantidade correspondente a 0,25% para 1,0% de cobre adicionado. O cobre melhora a usinabilidade do material e sua resistência à corrosão, principalmente em meios contendo enxofre. Pode ainda ser utilizado conjuntamente com o cromo ou molibdênio ou cromo – molibdênio.
	Finalmente o estanho tem sido usado ate teores de 0,10/0,15% como elemento estabilizador da perlita. Seu efeito é mais notado em ferros fundidos de alto teor de carbono, acima do eutético. Diminui, entretanto, a resistência ao choque, motivo pelo qual se deve procurar manter seu teor abaixo de 0,10%.
	Em trabalho relativamente recente, C. Penteado de Castro, L. M. Chaves filho e A. Pieske estudaram os efeitos do nióbio em ferro fundido cinzento, chegando às seguintes conclusões principais: A profundidade de coquilhamento foi reduzida; a tendência à eliminação de grafita de superesfriamento, à redução de grafita em geral e ao decréscimo da porcentagem de ferrita em ferros fundidos não inoculados; os carbonetos (ou carboneto de nióbio) situam-se, em geral, preferêncialmente nas dendritas de austenita; finalmente com a adição de teores de nióbio até ou acima de 0,3%, observa-se uma tendência à elevação das propriedades mecânicas.
	Normalmente, a adição de elementos de liga nos ferros fundidos cinzentos de baixo teor em liga é feita pela combinação de vários elementos,sendo as combinações clássicas Cr-Ni, Cr–Ni–Mo, Cr–Cu, Cr–Cu–Mo, Cu–Mo e Ni–Mo.
FERROS FUNDIDOS CINZENTOS DE BAIXO TEOR EM LIGA
	.
	Os tipos 1 e 2 são utilizados quando se deseja elevada resistência ao desgaste, em grandes secções o tipo 3, quando se deseja elevada resistência ao desgaste em geral. Os tipos 4, 5, 6 e 7 são utilizados em peças para máquinas operatrizes, bombas e motores de combustão interna. Apresentam elevada resistência ao desgaste e boa usinabilidade nas partes menos espessas. 
	Os tipos 8, 9 e 10 são utilizados em peças de secções media e fina, apresentando alta resistência à tração e elevada resistência ao desgaste. Podem ser tratados por têmpera superficial e por martêmpera. 
	Os tipos 11 e 12 são empregados em virabrequins, eixos de comendo de válvulas e em engrenagens, caracterizados por alta resistência à tração e ao desgaste.
Ferro fundido cinzento de baixo teor de liga.
FERROS FUNDIDOS DE ALTO TEOR DE LIGA
 	Do mesmo que nos aços, a adição de elementos de liga em teores elevados nos ferros fundidos tem por objetivo conferir-lhe propriedades especiais, como resistência à corrosão, resistência ao calor, etc., característicos esses que são apenas ligeiramente melhorados com baixos teores de alguns elementos de liga.
	Entre os ferros fundidos especiais, os resistentes à corrosão constituem um dos grupos mais importantes.
	Como se sabe, a corrosão dos metais, na presença de soluções contendo oxigênio, é um processo eletroquímico. O resultado da corrosão é a “ferrugem”. Quando se trata de ferro de alta pureza, com superfície extremamente uniforme, a presença de quantidade suficiente de oxigênio, origina oxido de ferro hidratado que é a forma menos solúvel de oxido de ferro. Se no ponto de ataque, ocorrer forte aderência da ferrugem, por ausência de movimento, por exemplo, é possível que o ataque cesse. No entanto, normalmente ha muitos pontos na superfície da peça onde o comportamento é diferente. Essa diferença de comportamento pode ocorrer no meio circunvizinho. Como este é, em geral, condutor de eletricidade ou “eletrólito”, cria-se uma diferença de potencial entre os vários pontos de comportamentos diferentes; resultam células galvânicas, entre anodos locais e catodos na superfície do metal, provocando a continuidade da corrosão. 
	No ferro fundido cinzento, admite-se que a grafita seja um fator determinante no progresso e distribuição da corrosão. A grafita insolúvel na maioria dos meios corrosivos; entretanto, em certos meios, com determinados ácidos fortes, o ataque da matriz é acelerado pela célula galvânica criada entre a grafita e o ferro, desde que a estrutura do ferro fundido e a distribuição das partículas sejam tais que permitam a infiltração dos constituintes corrosivos no corpo do material. A melhor prática para evitar esse fenômeno consiste na produção de uma matriz austenitica, mediante a introdução de quantidades suficientes de nitro ou níquel e cobre. A matriz austenitica resultante é mais existente ao ataque químico e menos ativa na sua reação galvânica com a grafita.
 O cromo é outro elemento muito eficiente sobre o ponto de vista de conferir, resistência à corrosão aos ferros cinzentos. Em teores de 20 a 35%, apresenta bons resultados na presença de ácidos oxidantes, sobretudo nítricos, numerosas soluções salinas, soluções orgânicas acidas e para exposição à atmosfera.
	Do mesmo modo, o silício, adicionado em teores de 14,5% ou mais confere aos ferros fundidos elevada resistência ao acido sulfúrico fervente a 30% de concentração; 16,5% de Si, os ferros fundidos apresentam boa resistência à corrosão na presença de ácidos nítrica e sulfúrica fervente, de praticamente todas as concentrações. 
	Esses elementos, Si, Cr, Ni e Cu, originam os chamados ferros fundidos resistentes à corrosão, cujos tipos mais importantes, com as respectivas propriedades estão representados na tabela acima.
	Os tipos de alto silício – entre os quais o Duriron – aproxima-se mais dos aços do que dos ferros fundidos. 
	Esses materiais são considerados os melhores, em relação ao custo. Empregam-se em indústrias químicas, na presenças de meios medianamente corrosivos. Acima de 14,2% de silício, a resistência a corrosão em ácido sulfúrico em ebulição é muito grande. Com adição de cromo e molibdênio e silício em torno de 17%, apresenta boa resistência a corrosão pela ação do acido clorídrico resistem igualmente a soluções de ácidos orgânicos a quais quer concentrações e temperaturas.
	As propriedades mecânicas não são boas: são ligas duras e quebradiças: difíceis de fundir e de usinabilidade praticamente nula. Esses materiais são usados em tubos de drenagem de indústrias químicas, laboratórios, hospitais etc.
	Na indústria de fertilizantes e de explosivos, utilizam-se esses materiais para torres, tubos e dispositivos para concentração de ácido sulfúrico e nítrico. Empregam-se ainda em bombas, válvulas, bocais, para descarga de tanques etc., de equipamentos para manuseio de substâncias corrosivas como ácido crômico, lamas e outras substâncias corrosivas típicas de fábricas de papel e celulose, pigmentos, etc.
	Os materiais de alto teor de cromo, entre 20 e 35%, apresentam boa resistência à ação de ácidos oxidantes, como o nítrico, mas não resistem à ação de ácidos redutores. Suas aplicações podem ser feitas em ácidos fracos, sob condições oxidantes, em soluções salinas, em soluções ácidas orgânicas e atmosferas marítimas e industriais.
		A aplicação desses materiais é em conseqüência, feita nos seguintes casos: as composições de alto cromo e baixo carbono, em potes de recozimento, potes de fusão de chumbo, zinco ou alumínio e outras peças expostas e elevadas temperaturas. Nos teores mais elevados de cromo, na indústria de papel onde haja licores de branqueamento de hipocloretos, sulfato de alumínio (até 5% de concentração), ácidos fosfóricos (em concentrações até 60%, a temperaturas até a de ebulição e até 85% a temperaturas até 80ºC), etc.
	Apresentam, finalmente, melhores propriedades mecânicas que as de alto silício. Também é resistente ao choque a podem ser usinados.
	Os tipos de alto níquel constituem os conhecidos ferros fundidos austeníticos denominados “Ni-Resist”, caracterizados por sua elevada resistência à corrosão. Suas propriedades e empregos são função das suas varias composições segundo as quais são produzidos. A tabela acima indica algumas das composições usuais. Os tipos mostrados correspondem à especificação ASTM A 436.
	Os tipos 1 e 2 são intercambiáveis em muitas aplicações para resistência à corrosão e ao desgaste, sobretudo em serviço crítico de desgaste metal com metal. O tipo 1 apresenta algumas vantagens no manuseio de água salgada e ácidos minerais corrosivos.
	O tipo 1b é mais resistente e mais duro possui melhor resistência à corrosão – erosão.
	O tipo 2 é o mais comumente empregado, devido sua boa resistência em ambientes corrosivos. Além disso, é preferido em aplicações de vapor quando se deseja resistência ao calor e à oxidação até cerca de 700ºC. É ainda empregado no manuseio de soluções cáustica, alcalinas, e de amônia, produtos alimentares, rayon, plásticos e em ambientes similares onde deve ser evitada a contaminação pelo cobre.
	O tipo 2b é especialmente recomendado para aplicações a temperaturas até cerca de 815ºC. As aplicações incluem peças de turbinas, tubos de exaustão e turbo alimentadores.
	O tipo 3 é recomendado para serviço onde possa ocorrer apreciável choque entre a temperatura ambiental e 230ºC. A temperatura entre 230ºC e 815ºC, sem choque térmico, Esse tipo é empregado em aplicações tais como tubo de exaustão diesel e turbo alimentadores. 
	O tipo 4 é recomendado onde se exige resistência a marchas. Por outro lado, esse tipo é superior aos outros tipos de NI-Resist no que se refere à resistência à erosão, corrosão e oxidação. 
	 O tipo 5 possui mínima expansividade térmica o que fornece estabilidade dimensional para componentes de maquinas operatrizes, matrizes de conformação, turbinas a vapor, instrumentos científicos e juntasde expansão.
	De um modo geral, a usinabilidade dos Ni-Resist é boa.
	Outro grupo de ferros fundidos cinzentos especiais compreende os ferros fundidos resistentes ao calor.
	O que se procura nessas ligas é resistência ao crescimento pelo calor, resistência à oxidação a altas temperaturas, resistência ao choque térmico, resistência á fluência e limite de fadiga adequado a altas temperaturas.
	O “crescimento” corresponde ao permanente aumento de volume que ocorre no ferro fundido quando exposto longamente a temperaturas elevadas ou a ciclos repetidos de aquecimento e esfriamento. Esse fenômeno resulta da expansão pela grafitização, expansão e contração a temperaturas de transformação e oxidação interna do ferro. Por outro lado, os gases podem se introduzir na superfície dos ferros fundidos a altas temperaturas nos locais correspondentes aos veios de grafita e oxida La, assim como o ferro e o silício.
	 O silício que em teores até cerca de 3,5% aumenta a velocidade de crescimento, devido sua tendência de grafitização, acima de 4% retarda o fenômeno.
	O cromo que é elemento estabilizador de carbonetos retarda a tendência ao crescimento do ferro fundido, quando utilizado a temperaturas de 455ºC ou superiores.
	O silício e o cromo aumentam ainda a resistência à formação de casca de óxido, pois formam uma camada superficial fina de óxido, a qual é impermeável às atmosferas oxidantes.
	O níquel atua, sobretudo no sentido de melhorar a resistência e a tenacidade a temperaturas elevadas. O molibdênio atua do mesmo modo.
	Usam-se também adições de alumínio que reduzem o crescimento e a tendência à formação de casca de óxido. Esse elemento, entretanto, afeta negativamente as propriedades mecânicas do material à temperatura ambiental.
	A tabela a seguir mostra algumas composições e propriedades mecânicas de ferros fundidos resistentes ao calor.
	
	As ligas de médio silício apresentam boa resistência à formação de casca de óxido e ao crescimento. Como o silício aumenta também a temperatura de transformação para cerca de 900ºC, a faixa de temperatura dessas ligas é igualmente elevada. São um tanto frágeis.
	As ligas de alto cromo são largamente usadas devido à ação estabilizadora de carbonetos, que impede o crescimento e porque apresentam a tendência de formar um óxido superficial protetor. Por isso, podem ser empregadas em temperaturas de ordem de 1000ºC e mesmo 1100ºC sob condições atmosféricas e na presença de alguns reagentes químicos.
	As de alto níquel são do tipo austenítico, conhecidas como Ni-Resist, já comentadas. Apresentam boa resistência à formação de casca de óxido e crescimento até temperaturas de 815ºC na maioria das atmosferas oxidantes e bom comportamento sob a ação do vapor, até cerca de 530ºC.
	Os ferros fundidos ao Ni-Cr-Si podem ser usados até temperaturas da ordem de 950ºC. Tanto os de alto níquel como os ao Ni-Cr-Si, tem excelente tenacidade e elevada resistência ao choque, como se pode verificar pela tabela acima.
	Finalmente, os ferros fundidos ao alumínio, apesar de sua boa resistência à tendência de formação de casca de óxido, têm pequeno uso comercial, devido sua fragilidade e dificuldade na sua fusão.
	Um importante grupo de ferros fundidos ligados constitui a classe dos 
“Ni-Hard”. Os ferros fundidos dessa classe se caracterizam por extraordinária resistência à abrasão, de modo são grandemente aplicados nas indústrias de mineração, energia, cimento, cerâmica, dragagem, carvão/coque etc. O Ni-Hard é um ferro fundido branco ligado.
	Peças típicas fabricadas de Ni-Hard para as indústrias acima mencionadas compreendem: moinhos de bola, e revestimento de moinho de bola, cabeçotes de rolos de moinho, anéis de pulverizadores, componentes de bombas para vários tipos de argamassas, tubos e cotovelos, cilindros para conformação de metais e etc.	
	A microestrutura do Ni-Hard é semelhante à do aço temperado, contendo ainda uma quantidade de carbonetos finos que contribuem de modo apreciado para sua resistência à abrasão.
	A composição química e as propriedades dos principais tipos de Ni-Hard estão indicados na tabela abaixo.
	O tipo 4 caracteriza-se por reter dureza a temperatura acima do ambiente. Assim sendo a dureza à temperatura ambiente em torno de 53 RC, a 149ºC mantêm esse valor, de 53 RC a 260ºC, 48 RC a 370ºC e 40 RC e a 480ºC.
	Devido a estrutura martensítica da matriz, as peças fundidas de Ni-Hard devem, antes de ser colocadas em serviço, ser aquecidas em 200ºC em 315ºC, o que constitui um revenido necessário para melhorar à resistência ao choque, sem qualquer prejuízo da dureza à resistência à abrasão.
6-TRATAMENTO TÉRMICO DOS FERROS FUNDIDOS CINZENTOS
	Os ferros fundidos podem ser normalmente tratados termicamente com o objetivo de melhorar suas propriedades. O comportamento desses materiais quando submetidos a tais processos é, de um modo geral, idênticos ao que ocorre com os aços, dos quais se distingue pela presença de carbono livre. 
	ALÍVIO DE TENSÕES OU ENVELHECIMENTO ARTIFICIAL 	
	Pode-se ainda dizer que esse é o tratamento térmico mais utilizado em ferro fundido cinzento. As peças de ferro fundido ao resfriar a partir do estado liquidam ficam sujeitos a tensões internas devido a diferenças nas velocidades de resfriamento em diversas secções e às mudanças estruturais com conseqüente aparecimento de variações de volumes não uniformes.
	O gráfico abaixo mostra a marcha dos fenômenos que podem ocorrer no resfriamento do material:
	AB – contração no estado líquido;
	BC – contração na mudança do estado liquido para o sólido;
	CD – contração da austenita lebeburita;
	DE – expansão devida à grafitização;
	EF – contração pela queda de temperatura;
	FG – expansão devida à mudança da steadita ternária à forma binária;
	GH – contração contínua pela queda da temperatura;
 	HI – expansão devida à transformação da fase gama a alfa e da austenita em pérlita;
	IJ – contração continuada, pelo resfriamento ate a temperatura ambiente.
Marcha dos fenômenos que ocorrem no resfriamento do ferro fundido.
	 
 
	As tensões assim originadas podem causar empenamento das peças ou mesmo fissuras em suas rupturas. A intensidade dessas tensões, por outro lado, depende da forma e das dimensões da peça e da própria composição do material.
	As conseqüências mais graves dessas tensões podem ser atenuadas por um projeto adequado das peças, técnica apropriada de fundição e seleção de composição que represente um equilíbrio apropriado entre as propriedades de resistência e contração. 
	Entretanto, na maioria dos casos, essas tensões internas devem ser aliviadas ou eliminadas.
	Durante muito tempo o meio utilizado para esse fim era deixar as peças de ferros fundidos expostas ao tempo durante meses. Esse processo é freqüentemente chamado de “envelhecimento natural”. Por meio de ensaios adequados, contudo verificou-se que o máximo de alívio de tensões obtido por esse método era de 10%, o que levou ao seu abandono e ao emprego do “envelhecimento artificial”.
Consiste no processo em aquecer as peças em uma temperatura geralmente inferior à faixa de transformação da perlita em austenita, durante o tempo determinado.
	Admite-se que a redução de tensões se deve ao abaixamento do limite elástico do material, à medida que ele se aquece, ocorrendo de formação plástica, fluência o movimento suficiente para aliviar praticamente todas as tensões internas.
	Os mais importantes fatores no tratamento de tensões são, pois, a temperatura e o tempo de permanência a essa temperatura. Como seria de se esperar, quanto mais elevada a temperatura, maior a quantidade de tensões aliviadas, devendo-se entretanto, evitar alterações na estrutura e propriedades do ferro fundido.
	A abaixo mostra o efeito da temperatura sobre a quantidade de tensões aliviadas. Verifica-se que, abaixo de 400ºC, o efeito é muito pequeno e que será necessário aquecer-se o material acima de pelo menos 500ºC para resultados mais positivos. De acordo com dados experimentais, o Maximo alivio de tensões, com probabilidade mínima de modificaçõesda estrutura pela decomposição do carbono combinado, é obtido entre temperaturas de 500ºC a 555ºC.
	A próxima figura indica o efeito do tempo combinado com a temperatura. Aquecendo-se, por exemplo, entre 500ºC e 565ºC, basta manter o material nessa faixa de temperaturas durante uma hora, para se obter cerca de 80% das tensões aliviadas.
	Para ferros fundidos cinzentos de baixo teor em liga são necessárias maiores temperaturas, da ordem de 560ºC a 600ºC, pois os elementos de liga usuais – Cr, Mo, Ni e V – tendem a aumentar a resistência do ferro fundido à fluência, ou seja, a deformação plástica necessária para reduzir ou eliminar as tensões internas.
	Por outro lado, essas temperaturas elevadas, dos ferros fundidos ligados, não são ainda suficientes para modificar a estrutura do material e promover um amolecimento prematuro.
	Em resumo, as temperaturas recomendadas para alívio de tensões são as indicadas na tabela abaixo. 
Efeito do tempo à temperatura no tratamento de alívio de tensões.
	
	
O resfriamento, após aquecimento para alívio de tensões, deve ser conduzido com cuidado, pois um resfriamento rápido pode originar novas tensões internas. Recomenda-se assim, que as peças sejam resfriadas no forno de aquecimento até a temperatura atingir 290ºC, quando, então, podem ser resfriadas ao ar. Com peças de forma complexa, é recomendável que o resfriamento no interior do forno seja feito até a temperatura atingir 90ºC.
	
RECOZIMENTO
	O objetivo principal do recozimento é melhorar a usinabilidade do ferro fundido cinzento, para que ele deve ser aquecido a temperatura correspondente à zona crítica para propiciar uma alteração da sua estrutura. A resistência mecânica e a dureza diminuem ao mesmo tempo em que as tensões internas são totalmente aliviadas.
	A figura abaixo mostra os ciclos de recozimento recomendados para ferro fundido cinzentos. Mostra ainda, para fins comparativos, o ciclo de aquecimento utilizado no alívio de tensões internas.
	A curva de recozimento mais baixa (B) se aplica para os ferros fundidos comuns ou com baixo teor de liga, quando se deseja apenas melhorar a usinabilidade, o que se consegue pela conversão da perlíta em ferrita e grafita. A faixa de temperatura recomendada situa-se entre 700ºC e 760ºC.
 	A curva média (B1), correspondente a uma faixa de temperaturas de aquecimento entre 790°C e 900°C, é empregada para conseguir resultados mais positivos sobre o ponto de vista de melhora da usinabilidade, sobre tudo em ferros fundidos ligados.
	Finalmente a curva mais elevada (C) é aplicada quando o material possui muito carbono combinado na forma de cementina, como no casso do ferro fundido mesclado ou branco. A faixa de temperatura recomendada, na presença de cementina maciça, é de 900°C a 950°C, em tempos que variam de 1 a 3 horas, alem de mais 1 hora para cada 2,5 cm de secção das peças.
Ciclos de recozimento recomendados para ferros fundidos cinzentos (curva B, B1 e C).
	A tabela abaixo resume as praticas recomendadas para recozimento dos ferros fundidos.
NORMALIZAÇÃO
	Esse tratamento é utilizado para melhorar as propriedades mecânicas do ferro fundido, tais como resistência à tração e dureza ou com objetivo de restaurar as propriedades do estado bruto de fusão, cuja estrutura tenha sido alterada por outro processo de aquecimento, como por exemplo, grafitização ou pré-aquecimento ou aquecimento posterior associados com soldagem de reparo. A faixa de temperaturas é de 885°C a 925°C, acima, portanto da zona critica, devendo material ser mantido na temperatura escolhida durante cerca de 25 minutos por cm de secção; segue-se resfriamento ao ar tranqüilo.
	É importante notar que a normalização é um processo de amolecimento para ferros fundidos cinzentos sem elementos de liga e um processo de endurecimento para ferros fundidos ligados, o que é demonstrado pela tabela 175.
TÊMPERA E REVENIDO
	O objetivo desse tratamento é aumentar a resistência mecânica e a dureza, e conseqüentemente, a resistência ao desgaste do ferro fundido cinzento. Está ultima propriedade pode melhorar cerca de 5 vezes em relação a resistência ao desgaste do ferro fundido cinzento perlítico 
	O aquecimento pode ser feito em fornos, em banhos de sal ou endurecimento pode ser obtido por chama ou por indução. Nestes últimos casos – aquecimento por chama ou por indução – o ferro fundido deve conter uma quantidade relativamente grande de carbono combinado, devido ao tempo muito curto disponível para solução do carbono na austenita.
Efeito do resfriamento do ar
	A temperatura de aquecimento situa-se acima da zona crítica de modo que ocorra formação de austenita e o tempo de permanência à temperatura depende da composição do material, sendo necessário para que haja suficiente solução de carbono.
	Devido à influência do teor de carbono combinado e dos teores de silício e de manganês quanto à endurecibilidade do ferro fundido, a temperatura e o tempo de austenitização para a têmpera são muito importantes. Assim, por exemplo, como o silício reduz a solubilidade do carbono na austenita, os ferros fundidos cinzentos de silício mais elevado exigem temperaturas mais altas de austenitização para obter-se a máxima endurecibilidade. O manganês aumenta a endurecibilidade, assim como elementos de liga molibdênio, cromo e níquel, por outro lado, ferros fundidos cinzentos comuns de baixo teor de carbono combinado devem ser austenitizados durante um tempo relativamente longo.
	De qualquer modo, a temperatura de aquecimento é determinada pela temperatura de transformação de cada ferro fundido em particular e o tempo de permanência à temperatura deve ser o suficiente para que ocorra aquecimento uniforme através de toda a secção das peças, recomendando-se cerca de 10min. Por centímetro da secção.
	O resfriamento é levado a efeito geralmente em óleo, usando-se ar para ferros fundidos cinzentos de elevado teor em liga. Recomenda-se, ainda, é devido ao fato das peças de ferro fundido de temperadas serem muito sensíveis à fissuração, que elas sejam removidas do meio de resfriamento, assim que a temperatura atingir aproximadamente 150ºC e sejam imediatamente revenidas.
	O revenido, levado a efeito logo após a têmpera, em temperaturas bem inferiores às temperaturas de transformação, reduz a fragilidade, alivia as tensões, diminui a dureza e melhora a resistência mecânica e a tenacidade, como a Fig. 234 mostra para um ferro fundido cinzento de baixo de silício, temperado em óleo a partir de 870ºC.
	A prática tem mostrado que a temperatura mais aconselhável de revenido, no sentido de melhora das propriedades de resistência mecânica, varia de 370ºC á 600ºC, para ferros fundidos cinzentos sem elementos de liga ou ligados, sendo as maiores utilizadas para estes últimos.
	
	Apesar dos resultados positivos que se pode alcançar na têmpera e revenido dos ferros fundidos, esses tratamentos não são ainda muito aplicados nesses materiais. Devido as suas características estruturais e alto teor de carbono, os ferros fundidos podem representar vários problemas durante a têmpera, porem, sua elevada endurecibilidade, permite a utilização de meios brandos de resfriamento, o que atenua algumas das dificuldades que podem surgir no resfriamento após a têmpera, como empenamento ou fissuração.
	Muitas peças de importante emprego industrial podem ter suas propriedades mecânicas grandemente melhoradas pela têmpera revenido, de modo que o engenheiro tem diante de si um campo extremamente promissor a ser conveniente explorado e que poderá estender ainda mais a utilização desses materiais.
TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS
	A curva TTT representada na figura abaixo demonstra que os ferros fundidos podem ser submetidos a tratamentos isotérmicos como austêmpera e martêmpera, já descritos no capitulo VI, referente a tratamentos térmicos dos aços.	
	As Figuras abaixo mostram esquematicamente ciclos de austêmpera e martêmpera respectivamente.
	Na austêmpera, a estrutura final é a bainita. O resfriamento é levado a efeito em banho de sal, óleo ou chumbo, mantidoentre 230ºC e 425ºC.
	A martêmpera produz uma estrutura martencítica, sem resultar em tensões elevadas como acontece com a têmpera usual; deve-se, contudo, proceder a um revenido posterior. A martêmpera, por outro lado, permite obter uma dureza final maior do que a da austêmpera; essa diferença é, entretanto, eventualmente diminuída, devido ao revenido da martêmpera.
	De qualquer modo, os tratamentos isotérmicos conferem às peças de ferros fundidos cinzentos, maior tenacidade do que no caso da têmpera e revenido com a mesma dureza.
	Uma visão geral do resultado de tratamentos térmicos de têmpera normal e têmpera aquente (austêmpera e martêmpera) pode ser apreciada na tabela 176. O ferro fundido cinzento submetido aos diversos tratamentos apresentava as seguintes composições: 2,48% Ct, 1,40% Si, 0,67% Mn, 0,11 P, 0,059% S, 1,68% Ni, 0,16% Cr, 0,46% Mo e 0,15% Cu.
Modificação das propriedades mecânicas dos ferros fundidos temperados.
ENDURECIMENTO SUPERFICIAL
	Finalmente, o ferro fundido cinzento pode ser submetido ao processo de endurecimento superficial, por chama ou por indução.
	O endurecimento superficial produz uma camada externa martensítica dura e de alta resistência ao desgaste e um núcleo, que no tratamento não atingiu a temperatura de transformação, mais mole.
	O processo se aplica tanto a ferros fundidos cinzentos comuns como ligados. Há composições, contudo, que se prestam melhor ao processo. Assim, o carbono combinado deve situar-se na faixa de 0,50% a 0,70%. Acima de 0,80% de carbono combinado, o endurecimento superficial não é recomendado, pois o material pode fissurar.
	Após o endurecimento superficial, deve se proceder ao alívio de tensões, mediante um aquecimento entre 150ºC e 205ºC, e o forno, em óleo quente ou passando-se uma chama sobre a superfície endurecida.
	Verificou-se que um aquecimento a 150ºC durante 7 horas removeu de 25% a 40% das tensões residuais, com redução a dureza superficial de apenas 2 a 5 pontos na escala de dureza Rockwell A.
	
Curva CCC para ferro fundido cinzento.
O limite de fadiga geralmente aumenta pelo endurecimento superficial, devido ao fato de ser introduzidas tensões de compreensão na superfície do material, o que não se consegue mediante o endurecimento total das peças.
	O resfriamento, após a explicação da chama, depende do método utilizado no processo. Quando o aquecimento da superfície for agressivo, utilizam-se meios de resfriamento não inflamáveis como água, misturas de óleos solúveis e soluções em água de álcool polivinílico. Quando o aquecimento da superfície for por pontos ou localizados, processos em que a chama é retirada antes do resfriamento, as peças são resfriadas mergulhando-as em óleo. 
Representação esquemática de um exemplo de um ciclo de austêmpera de ferro fundido.
Representação esquemática de um exemplo de um ciclo de martêmpera de ferro fundido.
FERROS FUNDIDOS BRANCOS.
1- INTRODUÇÃO
	Nestes materiais, como já se mencionou praticamente todo o carbono se apresenta na forma combinada de carboneto de ferro Fe3C, mostrando uma superfície de fratura clara. Suas propriedades fundamentais, devido justamente a alta quantidade de cementina, são elevadas dureza e resistência ao desgaste. Em conseqüência, sua usinabilidade é prejudicada, ou seja, esses materiais são muito difíceis de usinar, mesmo com os melhores materiais de corte.
	A composição química adequadamente ajustada, teores de carbono e silício, além da velocidade de resfriamento são os meios mais usados para produzir ferro fundido branco.
	A produção industrial do ferro fundido branco exige, em principio, a combinação de dois fatores. Para isso, lança-se mão do chamado “sistema de coquilha” ou “coquilhamento“, que consiste em derramar o metal líquido em moldes metálicos, onde o metal resfria em condições tais ou com tal velocidade que praticamente toda a grafitização é eliminada e o carbono fica retido na forma combinada. A profundidade da camada coquilhada, ou seja, daquela secção das peças que entra em contato com a parede metálica do molde – pode ser controlada, ajustando-se o teor de silício do ferro fundido. 
Entretanto, embora o teor de silício seja o fator predominante no controle da profundidade de coquilhamento, outros fatores de influência são os seguintes:
- temperatura de vazamento
- temperatura de “coquilha”, ou seja, do molde metálico
- espessura da peça na secção coquilhada 
- espessura da coquilha 
- tempo durante o qual o metal fica em contato com a coquilha.
	Admitimos constantes esses fatores, será o teor se silício da liga ao fator principal a determinar a “profundidade de coquilhamento”, ou seja, a profundidade correspondente à formação de ferro fundido branco.
	A quantidade de carbono total – soma de carbono combinado e carbono livre (grafita), ct=Cc+Cg – também atua de modo pronunciado, como é demonstrado pelo gráfico abaixo, a qual mostra, esquematicamente a estrutura de um ferro fundido coquilhado e seus característicos de dureza, a medida que ocorre afastamento da zona inteiramente coquilhada.
Aspecto esquemático da fratura de uma peça de ferro fundido coquilhado, mostrando o teor aproximado de carbono total, carbono combinado e carbono grafítico.
Na verdade, a figura permite verificar que, a partir de um determinado C, no caso 3,50%, as condições de resfriamento que ocorrem pela ação da coquilha produzem desde quase nenhuma decomposição da cementita ate uma apreciável formação de grafita. Quando se desejar reproduzir a zona de ferro mesclado, resultando assim numa redução mais abrupta da zona coquilhada para a zona cinzenta, usa-se a técnica de adicionar grafita na panela de fundição, pouco antes de vazar o metal no molde ou coquilha.
	Por outro lado, a figura abaixo mostra o efeito do teor decarbono total na dureza da paca coquilhada. A curva apresentada é a media dos resultados obtidos por vários pesquisadores.
	Finalmente, ainda quanto ao efeito do silício – elemento fundamental dos ferros fundidos – indica a relação entre a profundidade de coquilhamento e o teor de silício para ferros fundidos coquilhados cujo teor de carbono total varia de 3,25 a 3,60%.
	Os outros elementos normalmente presentes nos ferros fundidos brancos ou coquilhado – manganês, fósforo e enxofre – tem os seguintes efeito:
- O manganês e o enxofre, considerados em conjunto, visto que suas ações se contrabalançam, são elementos estabilizadores do carboneto; o manganês, como se sabe, elimina os efeitos nocivos do enxofre, desde que seu teor seja duas vezes a do enxofre, mais 0,30%. Para atuar como estabilizador do carboneto é necessário que seu teor seja tal que o enxofre presente se combine totalmente com ele, do contrário, o seu efeito é oposto, ou seja, tenderá a diminuir a profundidade de coquilhamento. Alem desse teor o manganês atua, no sentido de aumentar a profundidade de coquilhamento, cerca de quatro vezes mais rapidamente que o cromo.
	Quanto ao fósforo, sua ação é no sentido de diminuir a profundidade de coquilhamento, de modo que se costuma manter esse elemento nos ferros fundidos brancos abaixo de 0,4%.
2-EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA
	Os elementos níquel, cromo e molibdênio são geralmente usados, isolados ou em combinação, para aumentar a resistência ao desgaste. O cromo é utilizado em baixos teores, como o objetivo de controlar a profundidade de coquilhamento, garantindo a presença de uma estrutura sem grafita. Por exemplo, 0,01% de cromo neutraliza cerca de 0,015% de silício, servindo pois o cromo, em teores baixos, para corrigir pequenos erros de composição de ferro fundido. Em teores de 1 à 4%, aumenta a dureza e a resistência ao desgaste, porque estabiliza sementina e impede a formação de grafita. Em teores de 12 à 35% confere resistência a corrosão e a oxidação a altas temperaturas, alem de aumentar a resistência à abrasão. 
Efeito do carbono total na dureza do ferro fundido coquilhado.
	
Relação entre o teor de silício e a profundidade de coquilhamento.
O níquel reduz a profundidade de coquilhamento, sendo a sua influência cerca