Tipos de Ferros Fundidos - Aprofundamento

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MATERIAIS PARA 
CONSTRUÇÃO MECÂNICA 
AULA 6 
Ferros Fundidos 
1. Ferro Fundido de Grafita Compactada 
2. Ferro Fundido Nodular 
 
Materiais para Construção Mecânica 
Ferro Fundido de Grafita Compactada 
Ferro fundido semi-dúctil ou ferro fundido com grafita vermicular 
Produto intermediário – fofo cinzento e fofo nodular 
 
Melhor RM que o fofo cinzento com alguma ductilidade 
 
Maior capacidade de amortecimento e condutibilidade térmica que o 
fofo nodular 
 
Faixa de C e Si – mais ampla: 
 - C: 3,0 a 3,8% - Si: 1,0% a 3,5% 
 
 
Materiais para Construção Mecânica 
Ferro Fundido de Grafita Compactada 
Escolha do C.E.: função da espessura da seção 
 
 - evitar flutuação do C quando C.E. - elevado 
 ou 
 - excessiva tendência de coquilhamento quando C.E. – baixo 
 
%Mn: 0,1% a 0,6% (estrutura ferrítica ou perlítica) 
 
%P: < 0,06% - máxima ductilidade da matriz 
%S: <0,025% 
 
Para promover a grafita compacta - adicionar (1 ou +): 
 Mg, terras-raras, Ca, Ti a Al 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido de Grafita Compactada 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido de Grafita Compactada 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido de Grafita Compactada 
Vantagens da grafita compactada X grafita lamelar (fofo cinzento): 
- Maior RM à tração para o mesmo C.E. (menos elementos de liga) 
- relação resistência/fadiga mais elevada 
- maiores ductilidade e tenacidade – margem segurança fratura 
- menor oxidação e dilatação em temperaturas elevadas 
 
Grafita esferoidal (ferro fundido dúctil) X grafita compactada: 
- Coeficiente mais baixo de dilatação térmica 
- maior condutibilidade térmica 
- maior resistência ao choque térmico 
- maior capacidade de amortecimento 
- maior fundibilidade 
- melhor usinabilidade 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido de Grafita Compactada 
Exemplos de aplicações: 
- Placas de suporte para grandes motores diesel 
- Cárters 
- caixas de engrenagens 
- suportes de mancais 
- rodas dentadas 
- engrenagens excêntricas 
 
Materiais para Construção Mecânica 
Ferro Fundido Nodular ou Dúctil 
Caracteriza-se por: 
 - ductilidade 
 - tenacidade 
 - resistência mecânica – limite de escoamento mais elevado 
(comparado com o fofo cinzento, fofo maleável e aços-carbono sem 
liga) 
 
Grafita – esferoidal – não interrompe a continuidade da matriz tanto 
quanto a grafita em veios – melhor ductilidade e tenacidade 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Aspecto micrográfico de ferro nodular: ferrita, perlita, 
nódulos de grafita, steadita e inclusões. 100x 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Aspecto micrográfico de ferro nodular perlítico: ferrita, 
perlita, nódulos de grafita e inclusões. 100x 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Processo de fabricação: 
Composição química – semelhante fofos cinzentos 
 
 
 
 
 
Tipo 1 – estrutura perlítica – na condição bruta de fusão ou após 
normalização 
Tipo 2 – estrutura ferrítica-perlítica - na condição bruta de fusão 
Tipo 3 – estrutura ferrítica - na condição bruta de fusão ou ferritização 
Tipo 4 – ferro nodular ferrítica - na condição bruta de fusão 
Elevada resistência ao choque 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Obtenção da grafita esferoidal: 
Adição determinados elementos no metal fundido – Mg, Ce, etc – 
controle rígido 
 
Principais agentes nodulizantes – contém Mg 
 - Mg sem liga 
 - base de Ni 
 - base MG-Fe-Si 
 
Podem ser: 
 - 15Mg – 82Ni 
 - 15Mg – 30Si – 50Ni 
 - 8Mg – 46Si – 42Fe 
 - 5Ng – 45Si – 50Fe 
 - 12 Mg – 40Si – 18Cu – 30Fe 
Introduzidos na forma de ligas 
Nodulizante: 
Fundo da panela de 
vazamento 
Metal fundido – 
derramado sobre a liga 
nodulizante 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Ferro fundido nodular ligado 
Influência dos elementos de liga – similar aos aços 
Ni e Mo – 1% a 2% - melhora a endurecibilidade 
Cr – menores teores – rendilhado frágil de carbonetos 
Com teores mais elevados de Ni e Mo – após TT adequado 
 - excelente combinação de RM, tenacidade e ductilidade 
 - estrutura bainítica após revenido 
 
 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Aplicações: 
 
ASTM A 439-77 
 
D2 – válvulas e corpos de bombas 
D-2B – cilindros 
D-2C – anéis de guias de eletrodos 
D-3 – anéis de mancais para serviço a altas temperaturas 
D-4 – tubos de escapamento para motores Diesel 
D-5 – carcaças de sistemas de guia 
D-5B – estatores de compressores 
 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Materiais para Construção Mecânica Ferro Fundido Nodular 
Problemas na fabricação de fofo nodular: 
 
 - flutuação de nódulos de grafita 
 - estrias de escória 
 - bordas de grafita escamosa 
 - segregação de fósforo 
 - casca de óxido retida