FERROS FUNDIDOS

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FERROS FUNDIDOS
PEDRO NERI, MANUEL GONÇALVES, GUILHERME MELO, JOSÉ WILIAM E ABRAÃO VITOR
TERESINA 2024
SUMÁRIO
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• CLASSIFICAÇÃO
• TIPOS DE FERROS FUNDIDOS
• CARACTERÍSTICAS
• APLICAÇÕES
• NOVOS DESENVOLVIMENTOS
• MICROESTRUTURA CARACTERÍSTICA
• DIAGRAMA
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FERRO FUNDIDO: O que é e sua classificação
FERRO FUNDIDO BRANCO;
FERRO FUNDIDO CINZENTO;
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL;
FERRO FUNDIDO NODULAR ( DÚCTIL );
GRAFITA COMPACTADA ( VERMICULAR );
MESCLADO;
 - Eles podem ser classificados das seguintes formas:
- Dentre todos esses, os tipos mais comuns do Ferro Fundido são: 
cinzento, nodular, branco e maleável. 
- Se trata de uma liga metálica formada à base de Ferro combinado ao Carbono (FE-C), este é produzido a partir do ferro-gusa em mistura eutética contendo carbono (C) e outros elementos como silício (Si). Dessa forma, se torna uma liga ternária (Fe-C-Si).
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Há também combinações de ferros fundidos, como o mesclado, que é uma mistura do ferro fundido branco e o ferro fundido cinzento e o ferro fundido de grafita compactada, que é, por assim dizer, um produto intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular. 
FERRO FUNDIDO: TIPOS
Podem-se distinguir quatro tipos ou categorias diferentes de ferros fundidos, conforme a distribuição do carbono na microestrutura: branco, cinzento, maleável e dúctil.
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
No ferro fundido cinzento, o carbono se apresenta como grafita, sobre a forma de flocos ou lâminas, que dão a cor acinzentada para a fratura do material, essa grafita se forma na precipitação do carbono que excede o limite de solubilidade presente na austenita a temperatura de e precipita na forma de lamelas de grafita.
FERRO FUNDIDO CINZENTO
O ferro fundido cinzento apresenta um alto teor de carbono e alto teor de silício, até mesmo se comparado com outros tipos de ferro fundido, silício esse, se apresentando de 1 a 3%. Sua velocidade de solidificação varia de moderada a baixa, tais velocidades favorecem a formação da grafita.
FERRO FUNDIDO CINZENTO: Características
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Carbono se apresenta como grafita
Cinzento devido a grafita exposta
Fácil de usinar
Bom em amortecer vibrações
Estrutura porosa
Boa fundibilidade
Baixa contração na solidificação
Alta resistência ao desgaste
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FERRO FUNDIDO CINZENTO: Aplicações
- É muito usado nos setores automobilístico, industrial, naval, ferroviário entre outros. 
blocos de motor
tambores de freio
disco de freio
cabeçotes de cilindro
pistões
mancais e peças estruturais
caixas de transmissão
fabricação de componentes de máquinas industriais
NOVOS DESENVOLVIMENTOS 
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Desenvolvimento de liga de ferro fundido cinzento modificado com Nióbio para fabricação de discos de freio.Foram estudadas as adições de nióbio de 0,11%, a 0,26%,com o aumento da adição de Nb, observou-se uma tendência ao aumento da estabilidade do atrito e velocidade de assentamento, diminuição da temperatura e redução da perda de desgaste. A adição de nióbio melhorou o comportamento dos discos de freio principalmente na redução ao desgaste do par de atrito, 31% para o disco e 15,5% para as pastilhas.A variação de características mecânicas é obtida com a introdução de elementos de liga e taxa de extração de calor, proporcionando alterações da forma, tamanho e disposição da grafita na matriz metálica que também é afetada por estes elementos, inserindo Cobre , Estanho e Manganês , impedido a difusão do carbono para a grafita tornando a matriz metálica mais perlítica e consequentemente aumentando a resistência mecânica.
FERRO FUNDIDO CINZENTO:
MICROESTRUTURA CARACTERÍSTICA
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Ferro fundido cinzento: 
Sua microestrutura possui grafita sob forma de flocos ou lâminas que dão a cor acinzentada para a fratura do material, após a solidificação do material. Há dois tipos de matriz metálica a este ferro que pode ser perlítica (resfriamento rápido) ou ferrítica (resfriamento moderado). Neste ocorre a decomposição da cementita e grande parte do carbono separa-se sob forma de grafita de modo a reduzir o teor de carbono da matriz.
FERRO FUNDIDO BRANCO
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
O ferro fundido branco é formado por 
 duas condições: não ocorrer a formação de grafita e todo carbono formar cementita. A fratura do material apresenta coloração branca e brilhante, advindo da cementita em sua microestrutura. Para que o carbono esteja na forma de carboneto de ferro nos ferros fundidos brancos, é nescessário que o teor de carbono e de silício sejam relativamente baixos e para isso é utilizado um elemento de liga chamado de manganês que atua como neutralizante de silício e enxofre.
FERRO FUNDIDO BRANCO: Características
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Boa resistência a compressão
Duro e frágil
Não pode ser maquinado 
Soldadura péssima
Aspecto branco prateado da fratura
Carbono formando cementita
Baixo teor de silício
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FERRO FUNDIDO BRANCO: Aplicações
- Pensando na sua aplicação, podemos destacar que é usado muito para: 
equipamentos de manuseio de terra
 dentes de retroescavadeiras
 rotor de bomba
 roda de vagão
rolos compactadores
 barras de rolamento e mancais
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Ferro Fundido Branco de Alta Entropia liga de múltiplos elementos (FFBAE) capaz de ser produzida sem o uso de atmosfera controlada, e que apresente elevada resistência ao desgaste o comportamento de solidificação, caracterização microestrutural e, características de resistência ao desgaste destas novas ligas. As adições de vanádio molibdênio e nióbio Aumento a resistência ao desgaste das ligas sendo o vanádio e molibdênio como mais significativo para a melhoria desempenho de desgaste.
FERRO FUNDIDO BRANCO: 
NOVOS DESENVOLVIMENTOS 
NOVOS DESENVOLVIMENTOS 
MICROESTRUTURA CARACTERÍSTICA
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O ferro fundido branco possui em sua microestrutura 1,8 % a 3,6% de C; 0,5% a 1,9% de Si e 0,25% a 0,80% de Mn, cujo este último possuí efeito anti - grafitizante e responsável pela estabilização do silício. Neste material o carbono está presente sob forma de cementita que dar a cor característica para a fratura do material.
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FERRO FUNDIDO DÚCTIL (NODULAR)
O ferro fundido nodular tem em sua estrutura, partículas arredondadas de grafita, isso acontece com a adição de magnésio na massa metálica, quando ela ainda está líquida.
Este formato da grafita, faz que a ductilidade seja superior e a presença das esferas ou nódulos, permitam uma boa usinabilidade e razoável estabilidade dimensional.
Seu custo é ligeiramente alto comparado ao ferro fundido cinzento, devido às estreitas faixas de composição química utilizadas para esse material.
Melhor tenacidade e ductilidade
Resistência ao desgaste 
Soldabilidade melhorada
Carbono na forma esferoidal
Possibilidade de deformação a quente
Boa fluidez
FERRO FUNDIDO NODULAR: Características
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
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FERRO FUNDIDO NODULAR/DÚCTIL: Aplicações
- Pensando em sua aplicação, destaca-se: 
peças para veículos
engrenagens
polias
roldanas
cunha de fricção e muito mais
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Aperfeiçoamento do ferro fundido nodular austemperado,é um tratamento isotérmico aplicado a materiais ferrosos que requer um estrito e preciso controle de tempo e temperatura, produzindo uma microestrutura resultante de alta ductilidade, tenacidade, com uma resistência à tração, abrasão e fadiga duas vezes maior que com um tratamento tradicional de têmpera.As peças de ferro fundido austemperado resultam 10% mais leves que as mesmas peças feitas em aço para uma mesma aplicação e mais fáceis de usinar do que os aços com durezas equivalentes.
NOVOS DESENVOLVIMENTOS 
FERRO FUNDIDO NODULAR:
MICROESTRUTURA CARACTERÍSTICA
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
O ferro fundido nodular apresenta em sua microestrutura grafita em formato esferoidal ou nodular resultante do processo denodularização do material. Nesse material temos o magnésio com efeito nodularizante.
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL 
O ferro fundido maleável é produzido a partir do branco, ele é um ferro fundido branco que foi submetido a várias longas horas de tratamento térmico cujo este é conhecido como maleabilização.
O ferro fundido maleável, apresenta uma fratura prata-cinzenta e sua estrutura final é o tratamento térmico, nesse tratamento térmico, a razão Carbono/Silício deve ser controlada a fim de evitar a formação de grafita diretamente da fundição.
São menos sensíveis a taxa de resfriamento, uma vez que não são obtidos por fundição e sim por tratamento térmico.
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
O tratamento térmico do ferro fundido branco para o maleável chamada de maleabilização consiste de duas formas fundamentais: 
• Maleabilização por descarbonetação
• Maleabilização por grafitização 
Boa usinabilidade
Alta resistência a tração
Boa ductilidade e tenacidade
Resistência a fadica
Alta fluidez no estado líquido
Ideal para produção de peças complexas e finas
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL: Características
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
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FERRO FUNDIDO MALEÁVEL: Aplicações
- Suas aplicações: 
produção de peças complexas e finas
 caixas de engrenagens
 sapatas de freios
conexões para tubulações
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Como material alternativo, desenvolveu-se um tipo de ferro fundido branco, o qual, submetido a um tratamento térmico especial – chamado maleabilização – adquire maleabilidade, ou seja, a liga adquire ductilidade e torna-se mais tenaz, característico que, aliado a boas propriedades de resistência à tração, dureza, resistência à fadiga, resistência ao desgaste e usinabilidade, permitiram abranger outras e importantes aplicações industriais como na construção de veículos, tratores, materiais elétricos utilizam, em grande escala, esse tipo esse tipo de material.
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL:
NOVOS DESENVOLVIMENTOS 
MICROESTRUTURA CARACTERÍSTICA
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
O ferro fundido maleável consiste de carbonetos de ferro em matriz Perlítica. Assim, essa estrutura é tratada termícamente que resulta na decomposição dos carbonetos de ferro e formação da grafita. No interior desta microestrutura poderá haver dois tipos de núcleos:
• Núcleo Branco
• Núcleo Preto
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
FERRO FUNDIDO COM GRAFITA COMPACTADA (VERMICULAR)
O ferro fundido grafita compactada, que também é conhecido como “ferro fundido semi-dúctil." É, por dizer, um produto intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular. Desse modo, apresenta melhor resistência mecânica que o ferro fundido cinzento, além de alguma ductilidade. 
Esses características, se devem à forma da grafita, que se apresenta mais arredondada e mais grosseira, de modo que a estrutura pode ser considerada como intermediária entre a do ferro fundido cinzento e a do ferro nodular.
A faixa de carbono e silício nesses tipos de produtos é ampla, podendo variar de 3,00 a 3,80% de carbono e 1,00 a 3,50% de silício.
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FERRO FUNDIDO GRAFITA COMPACTADA (VERMICULAR)
Fundido vermicular é um ferro fundido obtido pela adição do titânio na composição do ferro fundido nodular, com a finalidade de degenerar o nódulo de grafita. Apresenta propriedades intermediárias entre os ferros fundidos nodular e cinzento.
É um material cuja aplicação tem sido cada dia mais ampla, porém ainda é novo no mercado industrial sua fratura apresenta-se na forma mesclada, entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular.
Mais dúctil e mais resistente que o cinzento
Bom no amortecimento de vibrações
Resistente à fadiga térmica
Ductilidade
Resistente a choques térmicos
condutividade termica
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
FERRO FUNDIDO GRAFITA COMPACTADA: Características
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FERRO FUNDIDO GRAFITA COMPACTA: Aplicações
- Suas aplicações: 
Peças para motores a diesel
rodas dentadas 
moldes de lingoteiras
carcaças de câmbio
exaustores e etc.
MICROESTRUTURA CARACTERÍSTICA
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Grafita Compactada (Vermicular): 
Em sua microestrutura apresenta grafita arredondada e interconectada, ou seja, o formato da grafita é intermediário entre veios e nódulos, consequentemente por conta das propriedades mecânicas.
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
FERRO FUNDIDO MESCLADO
Apresenta-se microestruturamente como uma combinação dos ferros fundidos cinzento e branco, ou seja, com a grafita em morfologia lamelar e uma quantidade de cementita, cujas quantidades variam em função do emprego do material. Sua superfície de fratura apresenta coloração brilhante acinzentada.
Boa ductilidade
Boa resistência à tração
Alta dureza
Boa resistência a fadiga
Melhor resistência ao desgaste
Usinabilidade
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
FERRO FUNDIDO MESCLADO: Características
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FERRO FUNDIDO MESCLADO: Aplicações
- Suas aplicações: 
Equipamentos para mineração e implementos agrícolas 
Cilindros de laminação 
Revestimentos de moinhos de bolas para moagem de mínerio
Bolas de moinhos
Mandíbulas de britadoras
Eixos cames 
MICROESTRUTURA CARACTERÍSTICA
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
E por fim, temos o ferro fundido mesclado em que como o próprio nome indica é a combinação do ferro fundido cinzento com o branco em sua microestrutura com a grafita em morfologia lamelar e determinada quantidade de cementita. 
EXTRA: STEADITA
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
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. 
Pode ocorrer a formação de um eutético rico em fósforo chamado steadita, de ponto de fusão mais baixo que o de austenita e o de grafita, quando o ferro fundido possui teores apreciáveis desse elemento.
Fósforo é um estabilizador relativamente forte do carboneto de ferro; sua principal ação é na estrutura da matéria, 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.
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DIAGRAMA
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DIAGRAMA
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DIAGRAMA
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA e Ciência dos Materiais - William F. SMITH and Javad HASHEMI.
Apostila sobre ferros fundidos do departamento de engenharia de materiais da escola de engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo campus São Carlos.
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REFERÊNCIAS
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