ANÁLISE METALOGRÁFICA GRUPO I FOFOS FINAL SEM FOTOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE MATERIAIS 
ENG02002 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA I - B 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE METALOGRÁFICA DE FERROS FUNDIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alexandre Chassot Simon 
Elizeu Vicente Possamai 
Gabriel Marques Trujillo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Porto Alegre 
Junho/2013. 
 
 2 
 
Alexandre Chassot Simon 
Elizeu Vicente Possamai 
Gabriel Marques Trujillo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE METALOGRÁFICA DE FERROS FUNDIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado em 26/06/2013 
como requisito parcial para obtenção de 
aprovação na disciplina ENG02002 
Materiais de Construção Mecânica I – b do 
curso de Engenharia Mecânica da Escola 
de Engenharia da Universidade Federal 
do Rio Grande do Sul – Departamento de 
Materiais. 
Prof. Marcelo Mabilde. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Porto Alegre 
2013 
 
 3 
RESUMO 
 
O ferro fundido é de grande importância na indústria hoje principalmente devido 
aos avanços em relação a tratamentos térmicos e adição de elementos de liga que 
permitem maior flexibilização no uso desse produto siderúrgico. Considerando isso, 
esse trabalho apresenta uma análise de cinco amostras de ferro fundido, inicialmente 
sem se saber de qual tipo, com o objetivo de observar suas características 
microestruturais destacando-se aqui a grafita em suas diversas formas. As amostras já 
se apresentavam embutidas, então o processo metalográfico teve como ponto de 
partida o lixamento, seguindo-se polimento e ataque químico seletivo finalizando com a 
visualização ao microscópio. Cada amostra foi então caracterizada classificando-a em 
um tipo específico de ferro fundido. Os tipos encontrados foram: Cinzento, Mesclado, 
Maleável, Branco e Nodular. 
 
 
Palavras-chave: ferros fundidos, análise metalográfica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4 
 
ABSTRACT 
Cast iron is of great importance in industry today, mainly due to advances in 
relation to thermal treatments and addition of alloying elements that allow greater 
flexibility in the use of this material. Considering that, this paper presents an analysis of 
five samples of cast iron, initially without any further knowledge, in order to observe their 
microstructural characteristics highlighting here, the graphite in its various forms. The 
samples were already inbuilt, then the metallographic process started with sanding, 
followed by polishing and selective etching, ending with a microscope analysis. Each 
sample was then characterized by sorting on a specific type of cast iron. The types 
found were: Grey, Mixed, Malleable, Nodular and White. 
Keywords: cast iron, metallographic analysis. 
 5 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 2.1 Classificação da grafita segundo a ASTM e a AFS ................................. 9 
Figura 2.2 Varias formas de ledeburita, com ataque Pícrico .................................. 10 
Figura 2.3 Diagrama Ferro-Carbono ....................................................................... 11 
Figura 2.4 Diagrama Ferro-Carbono-Silicio ............................................................ 12 
Figura 2.5 Ferro Fundido Branco Hipoeutetico ....................................................... 13 
Figura 2.6 Diagrama: Elementos de liga x Profundidade de coquilha .................... 14 
Figura 2.7 Ferro fundido cinzento sem ataque........................................................ 14 
Figura 2.8 Ferro fundido maleável de núcleo preto ................................................ 16 
Figura 3.1 Conjunto de lixas .................................................................................... 18 
Figura 3.2 Politriz ..................................................................................................... 19 
Figura 3.3 Materiais utilizada para realizar ataque na peça ................................... 19 
Figura 3.4 Microscópio ............................................................................................. 20 
Figura 4.1 FF03, sem ataque, 100x ........................................................................ 21 
Figura 4.2 FF03, Nital 2%, 1000x ............................................................................ 22 
Figura 4.3 FF28, sem ataque, 100x ........................................................................ 23 
Figura 4.4 FF28, Nital 2%, 1000x ............................................................................ 24 
Figura 4.5 FF82, sem ataque, 100x ........................................................................ 25 
Figura 4.6 FF82, Nital 2%, 100x .............................................................................. 26 
Figura 4.7 FF103, sem ataque, 100x ...................................................................... 27 
Figura 4.8 FF103, Nital 2%, 100x ............................................................................ 28 
Figura 4.9 FF103, Nital 2%, 500x ............................................................................ 28 
Figura 4.10 FF144, sem ataque, 100x .................................................................... 29 
Figura 4.11 FF144, Nital 2%, 500x .......................................................................... 30 
 
 
 
 
 
 
 6 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................... 7 
1.1 Objetivos ..................................................................................................................................................................... 7 
2. FUNDAMENTAÇÂO TEÓRICA ......................................................................................................................................... 8 
2.1 Inclusões nos ferros fundidos ..................................................................................................................................... 8 
2.2 Microconstituintes dos ferros fundidos ....................................................................................................................... 8 
2.2.1 Ferrita ................................................................................................................................................................. 8 
2.2.2 Cementita ........................................................................................................................................................... 8 
2.2.3 Perlita ................................................................................................................................................................. 8 
2.2.4 Austenita............................................................................................................................................................. 8 
2.2.5 Martensita ........................................................................................................................................................... 8 
2.3 Tratamentos térmicos nos ferros fundidos ................................................................................................................. 9 
2.4 Generalidades sobre Ferros Fundidos ....................................................................................................................... 9 
2.4.1 Carbono .............................................................................................................................................................. 9 
2.4.2 Grafita .................................................................................................................................................................9 
2.4.2.1 Tipos de grafita .......................................................................................................................................... 9 
2.4.2.2 Fatores que afetam a formação da grafita ................................................................................................ 9 
2.4.2.2.1 Velocidade de resfriamento ............................................................................................................ 10 
2.4.2.2.2 Composição química ....................................................................................................................... 10 
2.4.3 Ledeburita......................................................................................................................................................... 10 
2.4.4 Diagramas de equilíbrio ................................................................................................................................... 11 
2.4.4.1 Diagrama Ferro-Carbono ......................................................................................................................... 11 
2.4.4.2 Diagrama Ferro-Carbono-Silício .............................................................................................................. 11 
2.5 Classificação dos ferros fundidos ............................................................................................................................. 12 
2.5.1 Ferro fundido branco ........................................................................................................................................ 12 
2.5.1.1 Principais características ......................................................................................................................... 12 
2.5.1.2 Microestrutura .......................................................................................................................................... 13 
2.5.1.3 Tratamentos térmicos e elementos de liga.............................................................................................. 13 
2.5.2 Ferro Fundido Cinzento.................................................................................................................................... 14 
2.5.2.1 Principais características ......................................................................................................................... 15 
2.5.2.2 Elementos de liga .................................................................................................................................... 15 
2.5.2.3 Tratamentos térmicos .............................................................................................................................. 15 
2.5.2.4 Ferro fundido Nodular .............................................................................................................................. 15 
2.5.2.5 Ferro fundido mesclado ........................................................................................................................... 16 
2.5.2.6 Ferro fundido maleável ............................................................................................................................ 16 
2.5.2.6.1 Processo de grafitização ................................................................................................................. 16 
2.5.2.6.2 Processo de descarbonetação ........................................................................................................ 16 
2.5.2.7 Ferro fundido grafítico compacto (vermicular) ......................................................................................... 17 
3. MATERIAIS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ....................................................................................................... 18 
3.1 Preparação das peças .............................................................................................................................................. 18 
3.1.1 Lixamento ......................................................................................................................................................... 18 
3.1.2 Polimento.......................................................................................................................................................... 18 
3.1.3 Secagem .......................................................................................................................................................... 19 
3.1.4 Ataque .............................................................................................................................................................. 19 
3.2 Análise ...................................................................................................................................................................... 19 
3.2.1 Análise ao microscópio .................................................................................................................................... 19 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................................................................... 21 
4.1 FF03 .......................................................................................................................................................................... 21 
4.1.1 Sem ataque seletivo ......................................................................................................................................... 21 
4.1.2 Com ataque seletivo......................................................................................................................................... 21 
4.2 FF28 .......................................................................................................................................................................... 22 
4.2.1 Sem ataque seletivo ......................................................................................................................................... 22 
4.2.2 Com ataque seletivo......................................................................................................................................... 23 
4.3 FF82 .......................................................................................................................................................................... 24 
4.3.1 Sem ataque seletivo ......................................................................................................................................... 24 
4.3.2 Com ataque seletivo......................................................................................................................................... 25 
4.4 FF103 ........................................................................................................................................................................ 26 
4.4.1 Sem ataque seletivo ......................................................................................................................................... 26 
4.4.2 Com ataque seletivo......................................................................................................................................... 27 
4.5 FF144 ........................................................................................................................................................................ 29 
4.5.1 Sem ataque seletivo ......................................................................................................................................... 29 
4.5.2 Com ataque seletivo......................................................................................................................................... 29 
5. CONCLUSÃO ...................................................................................................................................................................31 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................................................................. 32 
 7 
1. INTRODUÇÃO 
Os primeiros indícios de ferros fundidos remontam ao ano de 550 a.C. na China. 
Esse ferro fundido possuía elevados conteúdos de fósforo e podia ser fundido a 
temperaturas mais baixas. O ferro fundido evolui muito desde o seu surgimento até os 
dias de hoje e é amplamente utilizado pela indústria. 
A compreensão dos efeitos da velocidade de resfriamento e da adição de 
elementos de liga possibilitou a flexibilização dos usos de ferro fundido, inicialmente 
utilizado apenas em aplicações onde a solicitação principal era a compressão. 
Neste trabalho, são analisadas cinco amostras de ferro fundido, cada uma de 
um tipo diferente buscando identificar os diferentes tipos de estrutura que aparecem em 
cada uma. As amostras utilizadas já estavam sob a condição de embutidas e, portanto, 
haviam passado por toda a preparação metalográfica (escolha da seção, corte, 
desbaste e embutimento) restando apenas os processos de lixamento e polimento a 
serem executados. Feito isso, as amostras foram fotografadas com e sem ataque 
químico seletivo. 
Ao final do trabalho, cada amostra foi caracterizada como pertencente a um 
grupo específico de ferro fundido e sua microestrutura foi comparada com a 
apresentada na literatura. 
1.1 Objetivos 
Este trabalho pretende utilizar os conhecimentos teóricos obtidos na cadeira de 
Materiais de Construção Mecânica para analisar na prática cinco diferentes amostras 
de ferros fundidos. Sobre estas amostras pretende-se determinar o tipo de fofo 
corresponde e as principais características bem como a presença de tratamentos 
térmicos ou não. 
 
 8 
2. FUNDAMENTAÇÂO TEÓRICA 
2.1 Inclusões nos ferros fundidos 
Considerando que inclusões são, em sua grande maioria, indesejáveis e os 
ferros fundidos são os produtos siderúrgicos de menor qualidade (e também os mais 
baratos) elas aparecem nesses em quantidade considerável. Essas inclusões são 
geralmente provenientes de escórias nos fornos e são, por exemplo, sulfetos como nos 
aços. 
Elas diminuem a qualidade das propriedades mecânicas do ferro fundido e 
podem afetar ainda outras propriedades como a usinabilidade. 
 
2.2 Microconstituintes dos ferros fundidos 
Os constituintes dos ferros fundidos incluem além dos comuns aos aços (ferrita, 
austenita, perlita, cementita, martensita) a ledeburita, a steadita e a grafita, essas 
últimas exploradas mais adiante neste trabalho. 
2.2.1 Ferrita 
É a solução sólida do carbono no ferro alfa apresentando-se estável a 
temperatura ambiente. Mostra-se na forma cúbica de corpo centrado e é fortemente 
ferromagnética, além de bastante dúctil. 
Quando estável, é capaz de conter até 0,008% de C a temperatura ambiente e 
0,03% a 727 C. 
2.2.2 Cementita 
Composto estequiométrico de ferro e carbono, . É muito duro e frágil e, 
mesmo quando atacado não se apresenta divido em grãos. Ao juntar-se com a ferrita, 
forma uma estrutura lamelar conhecida como perlita. Ao ataque de Nital tem uma cor 
muito branca. 
2.2.3 Perlita 
Composição de cementita, aproximadamente 88%, e ferrita, 12%, que 
apresenta-se sob a forma lamelar. Como a cementita tem dureza elevada e baixa 
ductilidade e a ferrita o exato oposto, a perlita apresenta valores médios para dureza e 
para ductilidade. 
A perlita pode ainda, após tratamento térmico, receber nomes especiais como 
perlita fina e perlita grossa. No tratamento térmico de normalização, forma-se perlita 
muito fina, que apresenta maior quantidade de ferrita que o normal. Já após o 
recozimento, forma-se perlita muito grosseira, essa microestrutura faz com que o 
material seja bastante mole e dúctil. 
2.2.4 Austenita 
Solução sólida de carbono no ferro gama que é estável acima de 727 C e, ao 
contrário da ferrita, não possui propriedades magnéticas. Sua estrutura cristalina é da 
forma cúbica de face centrada. A austenita é considerada a base da qual surgem 
cementita, ferrita e perlita. 
2.2.5 Martensita 
Aparece nos tratamentos térmicos de têmpera, devido ao rápido resfriamento. A 
estrutura é uma forma tetragonal de corpo centrado. Devido a queda brusca da 
temperatura, a austenita não consegue transformar-se em perlita e acaba admitindo a 
forma metaestável de martensita. Esse constituinte apresenta-se em forma de ripas e 
agulhas e possui dureza elevadíssima e alta fragilidade. 
 
 9 
2.3 Tratamentos térmicos nos ferros fundidos 
Os ferros fundidos podem, em princípio, receber os mesmo tratamentos 
térmicos dos aços, objetivando aliviar tensões, aumentar a dureza ou modificar outras 
propriedades. Esses tratamentos não afetam a forma como se apresenta a grafita, mas 
modificam a matriz sobre a qual ela se apresenta: é possível ter ferro fundido nodular 
em matriz de perlita ou martensita, dependendo do tratamento térmico aplicado. 
 
2.4 Generalidades sobre Ferros Fundidos 
Os ferros fundidos são ligas de ferro e carbono com teor de carbono superior a 
2%. Assim como os aços, eles possuem características que dependem dos tratamentos 
térmicos empregados, da composição química e da textura que apresentam. 
2.4.1 Carbono 
Nos ferros fundidos o carbono pode apresentar-se tanto em forma combinada 
( ) como em forma livre, sendo denominado grafita. A presença de grafita, sua 
forma e quantidade são fatores decisivos nas características dos aços. É possível criar 
aqui a primeira classificação dos ferros fundidos: brancos os que não apresentam 
carbono em forma livre e cinzento os que apresentam. Esses dois tipos de ferro fundido 
serão discutidos posteriormente. 
2.4.2 Grafita 
A grafita é o carbono puro na estrutura dos ferros fundidos. Ela pode se 
apresentar de diversas formas, dependendo da composição química do material e da 
velocidade de resfriamento. 
2.4.2.1 Tipos de grafita 
De acordo com a American Society of Testing and Materials (ASTM) e a 
American Foundrymen Society (AFS) a grafita pode apresentar-se em cinco formas 
denominadas A,B,C,D e E. Na Figura é possível ver esses tipos de grafita. 
 
 
Figura 2.1 - Classificação da grafita segundo a ASTM e a AFS. 
 
 Tipo A: Lamelas finas e uniformes distribuídas ao acaso. 
 Tipo B: Conhecida por roseta, apresenta o centro com grafita fina e nas bordas 
grafita grosseira. 
 Tipo C: Conhecida por grafita primária, típica de ferros fundidos hipereutéticos. 
Apresenta-se na forma de agulhas. 
 Tipo D: Grafita fina e iterdendrítica com distribuição ao acaso, típica de 
solidificação com resfriamento muito rápido. 
 Tipo E: Veios finos e interdendríticos com orientação definida. 
 
2.4.2.2 Fatores que afetam a formação da grafita 
São dois os fatores principais: velocidade de resfriamento e composição 
química. 
 
 10 
2.4.2.2.1 Velocidade de resfriamento 
A formação da grafita, que é a decomposição da cementita, leva certo tempo 
para ocorrer principalmente em temperaturas baixas, desse modo um resfriamento 
rápido impede esse decomposição e, portanto, não se forma grafita. A velocidade de 
resfriamento está relacionada à espessura da peça e à natureza do molde utilizado: 
moldes de areia resfriam mais lentamente enquanto moldes metálicos (coquilhas) 
resfriam rapidamente. Outro fator é a temperatura na qual o metal é vazado, quanto 
mais alta melhor a fluidez e desse modo melhor a forma final da peça, porém mais 
lento o resfriamento o que nem sempre é desejado. 
2.4.2.2.2 Composição química 
Os ferros fundidos contêm normalmente teores de silício, manganês, enxofre e 
fósforo maiores do que nos aços e esses elementos tem influência direta na textura 
microestrutural do metal. Desses elementos, o principal é o silício (SI) que facilita a 
decomposição da cementitaem grafita e ferrita. Sem ele o ferro fundido cinzento é de 
difícil obtenção. Além disso, o silício diminui a quantidade de carbono necessária para 
a formação do eutético na proporção de cerca de 0,3% de carbono para cada 1% de 
silício. 
O manganês possui efeito contrário ao do silício e o fósforo normalmente não 
apresenta grande influência e pode formar, junto com o ferro um constituinte 
denominado Steadita. Esta última nada mais é do que um constituinte de natureza 
eutética, compreendendo partículas de Fe3P (baixo ponto de fusão -inferior a 982°C ) 
sobre um fundo de ferrita saturada de P. Ocorre em áreas interdendríticas, formando 
uma segregação, pois estas áreas são as últimas que solidificam. A Steadita ocorre 
quando a quantidade de P é superior a 0,15% sendo mais dura que a matriz de ferrita. 
A morfologia da steadita é esférica em quantidade limitada. 
2.4.3 Ledeburita 
A ledeburita é a microestrutura típica do eutético, frequentemente presente nos 
ferros fundidos brancos. Essa estrutura é um equilíbrio metaestável entre bastonetes 
de perlita (até 727 C) ou austenita (de 727 C até 1130 C) sob um fundo de 
cementita. A Figura mostra uma estrutura ledeburítica. 
 
 
Figura 2.2 - Várias formas de ledeburita. Ataque pícrico. Ampliação 360x
1
. 
 
1
 Imagem da referência COLPAERT, página 332. 
 11 
 
2.4.4 Diagramas de equilíbrio 
O diagrama de equilíbrio básico para o estudo dos ferros fundidos é o Ferro-
Carbono, porém ao se buscar informações mais precisas, o diagrama Ferro-Carbono-
Silício deve ser utilizado, dada a importância do silício nos ferros fundidos. 
 
2.4.4.1 Diagrama Ferro-Carbono 
A Figura traz o diagrama Ferro-Carbono. Devido a ausência do silício, esse 
diagrama representa apenas os ferros fundidos brancos. As imagens mostram a 
microestrutura esperada para ferros fundidos hipoeutéticos, eutéticos e hipereutéticos. 
 
 
Figura 2.3 - Diagrama ferro carbono. Microestruturas resultantes de resfriamento lento desenhadas
2
. 
 
2.4.4.2 Diagrama Ferro-Carbono-Silício 
Esse diagrama apresenta maior utilidade prática, visto que a grande parte dos 
ferros fundidos comerciais é do tipo cinzento e, desse modo, deve apresentar teores 
elevados de silício. A principal alteração que promove o silício é o deslocamento do 
eutético, como pode ser visto na Figura . 
 
2
 Imagem da referência COLPAERT, página 333. 
 12 
 
Figura 2.4 - Diagramas ferro-carbono-silício para concentração fixa de silício
3
. 
 
2.5 Classificação dos ferros fundidos 
São cinco os tipos principais de ferros fundidos: branco, cinzento, grafítico 
compacto, nodular e maleável. As diferenças entre eles residem na presença ou não de 
grafita e na forma como essa se apresenta. 
2.5.1 Ferro fundido branco 
O ferro fundido branco é assim denominado pois quando sofre fratura, essa 
apresenta-se esbranquiçada. Característica que tem origem na ausência de carbono 
livre na estrutura, ou seja, o ferro fundido branco não apresenta grafita. 
2.5.1.1 Principais características 
A ausência de grafita está relacionada ao baixo teor de silício, tornando a 
análise desse tipo de ferro fundido possível através do diagrama binário Ferro-Carbono. 
A formação desse tipo de ferro fundido está normalmente associada a um resfriamento 
rápido que impede a formação de grafita. Esse resfriamento é feito em moldes 
 
3
 Imagem da referência CHIAVERINI, página 418. 
 13 
metálicos conhecidos como coquilha, por isso os ferros fundidos brancos são 
conhecidos também como coquilhados. É interessante notar que muitas vezes temos 
um ferro fundido com características de branco nas extremidades e de cinzento no 
núcleo. Essa diferenciação ocorre devido à diferença na velocidade de resfriamento 
entre as duas regiões. 
As principais características do ferro fundido branco são a elevada dureza e 
resistência ao desgaste. Contudo, essas propriedades dificultam a sua trabalhabilidade, 
tornando a usinagem praticamente impossível. 
2.5.1.2 Microestrutura 
Na composição hipoeutética a microestrutura a temperatura ambiente é de 
dendritas de perlita envolvidas por ledeburita (formada por glóbulos de perlita em um 
fundo de cementita). Na composição eutética, apresenta microestrutura completamente 
ledeburítica. Já na composição hipereutética, sua microestrutura a temperatura 
ambiente é de cristais de cementita em um fundo de ledeburita. Na Figura pode ser 
vista a microestrutura de um ferro fundido branco. 
 
 
Figura 2.5 - Ferro fundido branco hipoeutético. Dendritas de perlita, áreas pontilhadas de ledeburita, áreas 
brancas de cementita. Ataque nítrico. Ampliação 100x
4
. 
 
2.5.1.3 Tratamentos térmicos e elementos de liga 
Os ferros fundidos brancos podem sofrer adição de elementos de liga que visam 
melhorar as características mecânicas do metal. Cromo é utilizado para evitar a 
formação de grafita. Molibdênio com o objetivo de melhorar a resistência superficial ao 
desgaste. Níquel com o objetivo de formar uma estrutura martensítica, elevando 
consideravelmente a dureza. Figura traz um comparativo entre a profundidade de 
coquilha, ou seja, de estrutura sem grafita em função da quantidade de diversos 
elementos de liga. 
 
4
 Imagem da referência COLPAERT, página 328. 
 14 
 
Figura 2.6 - Diagrama mostrando elementos de liga x profundidade de coquilha
5
. Os tratamentos térmicos 
em ferros fundidos brancos têm por objetivo o alívio de tensões internas devido a diferença na 
microestrutura do núcleo e da superfície. Busca-se também uma melhora das propriedades mecânicas 
através da uniformização da estrutura. 
2.5.2 Ferro Fundido Cinzento 
O ferro fundido cinzento é o produto siderúrgico mais barato, sendo 
abundantemente utilizado. 
A sua composição apresenta quantidades significativas de Silício que 
promovem a precipitação da grafita. As características dos ferros fundidos cinzentos 
estão diretamente ligadas ao formato sob o qual se apresenta a grafita. A figura mostra 
a microestrutura de um ferro fundido cinzento. 
 
 
Figura 2.7 - Ferro fundido cinzento sem ataque. Ampliação 100x
6
. 
 
5
 Imagem da referência CHIAVERINI, página 489. 
6
 Imagem da referência COLPAERT, página 340. 
 15 
2.5.2.1 Principais características 
A principal característica dos ferros fundidos cinzentos é a sua resistência à 
compressão, que pode ser alterada pela velocidade de resfriamento e pela composição 
química. Além disso, apresentam boas características de resistência a compressão e 
de resistência à fadiga. 
Uma característica muito marcante é a grande capacidade de absorver 
vibrações. Isso está relacionado, principalmente ao formato alongado dos veios de 
grafita que impedem a propagação de ondas. 
O ferro fundido cinzento apresenta boa usinabilidade e é frequentemente 
utilizado em aplicação de resistência ao desgaste devido a dois fatores principais: a 
grafita, que atua como lubrificante, impedindo a formação de soldas localizadas e a 
usinabilidade, devido à qual a precisão dimensional de peças feitas com ferro fundido 
cinzento é muito grande o que diminui atrito devido a problemas na forma dos 
componentes. 
2.5.2.2 Elementos de liga 
Os principais elementos de liga utilizados com os ferros fundidos cinzentos são 
cromo, vanádio, níquel, cobre e titânio. Os objetivos por trás da adição desses 
elementos podem ser tanto a formação de grafita, quanto o retardamento dessa 
formação dependendo das características que são buscadas. Em geral, todos os 
elementos de liga favorecem a resistência mecânica do material.2.5.2.3 Tratamentos térmicos 
Os tratamentos térmicos desse tipo de ferro fundido produzem os mesmos 
efeitos que nos aços. Eles podem receber normalização, recozimento, têmpera e 
revenido dependendo das características que são buscadas. 
Um tratamento térmico importante é o alivio de tensões que surgem devido a 
diferença na velocidade de resfriamento do líquido através do qual são formados os 
ferros fundidos cinzentos. Esse alívio de tensões pode ocorrer de forma natural ou 
artificial. A primeira consiste em deixar a peça exposta ao tempo durante meses e a 
segunda aquecê-la a uma temperatura inferior a da formação da austenita por algumas 
horas. Além de mais efetivo o segundo processo demanda muito menos tempo, sendo 
amplamente utilizado hoje em dia. 
2.5.2.4 Ferro fundido Nodular 
Esse tipo de ferro fundido, também conhecido como dúctil tem como principais 
características a tenacidade, a ductilidade e a resistência mecânica. Apresenta alto 
limite de escoamento, sendo muitas vezes maior do que nos aços comuns. 
A grafita nesse tipo de ferro fundido apresenta-se em forma esferoidal e é 
devido a essa forma que surgem suas características, pois sendo arredondada não 
promove grandes descontinuidades na matriz e, desse modo, melhora as 
características de ductilidade e tenacidade. 
O processo de obtenção do ferro fundido nodular consiste na adição de 
elementos como o cério (Ce) ou o magnésio (Mg), sendo o último muito mais utilizado, 
pouco antes de vazar o ferro fundido líquido para o molde. Esses elementos funcionam 
como retardadores da formação de grafita, que passa a existir apenas após cessado 
esse efeito e portanto, não há tempo para formação de grandes veios. É importante 
observar que esses elementos, devido a volatilidade em altas temperaturas, devem ser 
adicionados pouco antes do vazamento, perdendo o efeito caso se passe longo tempo 
entre os dois processos. 
Pode passar pelos processos de tratamento térmico comuns dependendo da 
estrutura que se deseja obter na matriz. 
 16 
2.5.2.5 Ferro fundido mesclado 
É um intermediário entre o ferro fundido branco e o cinzento. Ele pode ser 
identificado quando há presença de ledeburita (constituinte característico do tipo 
branco) e grafita (típica do tipo cinzento) numa mesma peça. 
Esse tipo de ferro fundido apresenta características interessantes pois tem a 
superfície com dureza elevada e o núcleo relativamente dúctil. 
2.5.2.6 Ferro fundido maleável 
Esse tipo de ferro fundido surge após um processo de maleabilização do ferro 
fundido branco. Esse processo pode ocorrer de duas formas: grafitização ou 
descarbonetação. Esse ferro fundido tem sua importância no fato de que muitos 
componentes precisam de características de resistência ao impacto que não se 
consegue nem nos ferros fundidos brancos nem nos cinzentos. 
2.5.2.6.1 Processo de grafitização 
Também conhecido como ferro fundido maleável de núcleo preto esse processo 
consiste em um tratamento térmico de longa duração que visa à transformação da 
cementita em grafita e ferrita. 
Esse processo consiste no aquecimento e permanência do material em altas 
temperaturas por vários dias, sendo custoso e pouco prático. Sendo que normalmente 
é empregado em estruturas de baixo teor de carbono. A grafita apresenta-se na forma 
de núcleos esboroados quando esse processo termina. Esse tipo de grafita pode ser 
visto na Figura 
 
 
Figura 2.8 - Ferro fundido maleável de núcleo preto. Grafita em matriz de ferrita. Sem ataque. Ampliação 
200x
7
. 
2.5.2.6.2 Processo de descarbonetação 
Consiste no aquecimento das peças de ferro fundido branco em atmosferas 
oxidantes, visando eliminar o carbono na forma de monóxido ou dióxido de carbono. 
Esse processo é fortemente dependendo da espessura da peça, sendo muito mais útil 
em pequenas espessuras, pois torna-se muito demorado e custoso para espessuras 
maiores. Ao eliminar o carbono, a estrutura que se forma é a ferrítica. 
 
7
 Imagem da referência COLPAERT, página 378. 
 17 
Este processo normalmente é aplicada a estruturas com alto teor de carbono. 
As características como alongamento e resistência mecânica são piores nos produtos 
oriundos desse processo, porém ele é significativamente mais barato. 
2.5.2.7 Ferro fundido grafítico compacto (vermicular) 
Produto intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular. A 
grafita compacta é produzida durante a solidificação e apresenta-se mais arredondada 
e também interconectada (nódulos arredondados de grafita estão interconectados com 
os veios). 
A microesturura da matriz pode ser inteiramente ferrítica, perlítica, matensítica 
ou uma combinação entre ferrítica e perlítica (dependendo do tratamento térmico 
empregado). Constituintes: C (3 a 4%), Si (1 a 3,5%). 
Possui boa resistência mecânica, tenacidade, ductilidade, menor oxidação a 
temperaturas elevadas, condutividade térmica, amortecimento por vibrações e melhor 
acabamento por usinagem que o FoFo Cinzento (para o mesmo C equivalente). 
A formação da grafita vermicular deve-se a ação do magnésio que é um 
elemento nodularizante, em um teor ativo entre 0,01 e 0,02%. Esta quantidade é 
insuficiente para gerar o ferro fundido nodular, mas suficiente para assegurar uma faixa 
estável do ferro fundido vermicular sem a formação de grafita lamelar. 
 
 18 
3. MATERIAIS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Como o propósito do estudo são os ferros fundidos, foram analisadas cinco 
amostras fornecidas pelo próprio laboratório. 
As amostras em questão foram observadas primeiramente em sua forma 
original, e também após ataque em Nital 2%. 
3.1 Preparação das peças 
Como as amostras entregues já estavam embutidas os procedimentos 
necessários para que as análises pudessem ser executadas, foram os seguintes: 
lixamento, polimento e ataque com Nital 2%. 
3.1.1 Lixamento 
O lixamento se dá de forma progressiva partindo de uma lixa grossa para uma 
mais fina. Como já possuíam uma superfície sem grandes variações de planos, usou-
se diretamente as lixas de granulação mais alta. Fracionou-se o procedimento em 
quatro etapas com lixas de granulação cada vez mais finas (220, 320, 400, 600). É 
relevante destacar que a direção de lixamento deve ser rotacionada de 90° a cada 
troca de granulação, para que cada processo elimine os riscos deixados pelo processo 
anterior, garantindo o sucesso do lixamento, ver figura 3.1. 
Após a última lixa deve-se lavar a peça em água corrente. Finalizado este 
processo parte-se par o polimento. 
 
 
Figura 3.1: Lixadora usada no processo de lixamento das amostras. 
3.1.2 Polimento 
O polimento visa o acabamento final da peça, deixando-a praticamente sem 
riscos ou marcas. Realiza-se com o recurso de uma politriz dotada de um disco rotativo 
recoberto de feltro, no qual aplica-se alumina como meio abrasivo e, igualmente ao 
lixamento, água como lubrificante, ver figura 3.2. 
Após o polimento deve-se lavar a peça em água corrente e realizar o 
procedimento de secagem. 
 
 19 
 
Figura 3.2: Politriz usada no processo de polimentos das amostras. 
3.1.3 Secagem 
A secagem consiste em limpar a amostra com um chumaço de algodão com 
álcool, sendo feito isso a uma certa distancia de um secador. Assim a superfície fica 
livre de possíveis sujeiras e sem bolhas de água. 
3.1.4 Ataque 
Os modelos foram atacadas com solução de Nital 2%, seguidas de enxágue e 
secagem, ver figura 3.3. Já que o tempo de ataque para cada amostra é um critério 
cuja definição é complexa, elas sofreram breves ataques, entre os quais, verificava-se 
a opacidade das mesmas. Quando um aspecto suficientemente opaco foi atingido, a 
eficiência do ataque foi verificado ao microscópio. 
No intervalo entre práticas, foi feita a aplicaçãode esmalte sobre as amostras a 
fim de preserva-las para posterior observação. 
 
 
Figura 3.3: Conjunto de materiais usados para atacar a peça e realizar a secagem. 
3.2 Análise 
3.2.1 Análise ao microscópio 
Foram feitas diversas análises ao microscópio (ver figura 3.4) durante as aulas 
de laboratório. A primeira foi na peça original, sem ataque, para avaliar apenas a 
presença de grafita nos ferros fundidos. As próximas análises são das peças após a 
realização do ataque, para definir as microestruturas presentes e as proporções das 
mesmas na peça. 
No começo, os modelos são examinados com pouca ampliação, para ter uma 
maior visualização da peça completa, buscando achar apontar uma região adequada 
para um estudo mais aprofundado. Após isso, utiliza-se uma maior ampliação, 
 20 
possibilitando assim uma análise com maior chance de sucesso da estrutura do 
material. 
 
Figura 3.4: Microscópio utilizado para análise da microestrutura das amostras. 
 
 
 
 
 21 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 Cada amostra continha um código, e eles eram FF03, FF28, FF82, FF103, 
FF144. Todas as amostras sofreram um processo de análise conforme descrito 
anteriormente, visando concluir sobre o tipo de ferro fundido apresentado e suas 
características micrográficas. Da análise dessas amostras obtivemos os seguintes 
resultados. 
4.1 FF03 
4.1.1 Sem ataque seletivo 
 A Figura 4.1 apresenta a imagem observada ao microscópio com ampliação de 
100x. Observa-se claramente a presença de grafita característica de ferro fundido 
cinzento. Trata-se de uma grafita tipo A, ver Figura 2.1, com tamanhos entre 4 e 6, de 
acordo com a figura de comparação da ASTM e a AFS. 
 
 
Figura 4.1: Microestrutura da amostra FF03. Presença de grafita de ferro fundido cinzento tipo A - 
aumento 100x. 
 
4.1.2 Com ataque seletivo 
 
Após esta análise, observa-se a amostra atacada com Nital 2% a um aumento 
de 1000x, ver figura 4.2. Observa-se claramente a matriz perlítica do ferro junto a 
pequenas áreas de ferrita (áreas brancas), se tratando então de um ferro fundido 
cinzento de matriz hipo-eutetóide. Observam-se também a presença de inclusões de 
sulfetos (pequenas áreas cinza). O ferro não possui tratamento térmico, ou seja, é bruto 
de fundição, pois não encontra-se presença de outras microestruturas. 
 22 
 
Figura 4.2: Microestrutura da amostra FF03 atacada com Nital 2%. Composta por ferro fundido cinzento 
perlítico com áreas de ferrita (branca). Inclusões de sulfetos (cinza) - aumento 1000x. 
 
 
4.2 FF28 
4.2.1 Sem ataque seletivo 
 
 A Figura 4.3 apresenta a imagem observada ao microscópio com ampliação de 
100x. Observa-se claramente que a amostra apresenta grafita característica de ferros 
fundidos cinzentos. Percebe-se grafita de tipo A, ver Figura 2.1, (tamanhos entre 3 e 4) 
e em menor escala de B, ver Figura 2.1, ( tamanhos entre 4 e 6). 
 23 
 
Figura 4.3: Microestrutura da amostra FF28. Presença de grafita característica de ferros fundidos cinzentos 
- aumento 100x. 
 
4.2.2 Com ataque seletivo 
 
Analisando a imagem com ataque seletivo de Nital 2%, ver Figura 4.4, Observa-
se uma matriz perlítica do ferro junto a áreas de ledeburita, áreas de perlita circundadas 
por cementita (branco). Este também é bruto de fundição, pois não se encontra 
presença de outras microestruturas. Juntando-se todas estas informações, fica claro 
que se trata de um ferro fundido mesclado. 
 
 
 24 
 
Figura 4.4: Microestrutura da amostra FF28 atacada com Nital 2%. Composta por ferro fundido mesclado 
perlítico com áreas de ledeburita, áreas de perlita circundadas por cementita(branco) - aumento 1000x. 
 
4.3 FF82 
4.3.1 Sem ataque seletivo 
A Figura 4.5 mostra a imagem da amostra não atacada vista ao microscópio 
com ampliação de 100x. Percebe-se nesta imagem a presença de grafita característica 
de ferro fundido maleável (rendilhada). Verifica-se também, um numero considerável de 
porosidades (pequenos pontos pretos). 
 25 
 
Figura 4.5: Microestrutura da amostra FF82. Presença de grafita de ferro fundido maleável e porosidades - 
aumento 100x. 
 
4.3.2 Com ataque seletivo 
 
É possível verificar na amostra atacada, ver Figura 4.6, uma estrutura cuja 
matriz é composta por ferrita (de branco a cinza claro, a leve variação entre as 
tonalidades, se deve a diferença entre as orientações cristalográficas). Junto a isso, 
percebe-se a presença de inclusões do tipo sulfeto. O FF82 é bruto de fundição, pois 
não se encontraram outras microestruturas. Pode-se afirmar que a grafita foi formada 
pelo processo de grafitização. Os pequenos pontos pretos são porosidades do material. 
Configura-se então um ferro fundido maleável de núcleo preto. 
 
 26 
 
Figura 4.6: Microestrutura da amostra FF82 atacada com Nital 2%. Composta por ferro fundido maleável 
ferrita(cinza claro), com um pouco de grafita (preto) e porosidades - aumento 100x. 
 
4.4 FF103 
4.4.1 Sem ataque seletivo 
 
Fez-se a observação na amostra ainda sem ataque químico seletivo, ver Figura 
4.7, claramente, esta peça é um ferro fundido branco, pois não há presença de grafita 
na peça, somente porosidades. 
 
 27 
 
Figura 4.7: Microestrutura da amostra FF103. Composta por ferro fundido branco com presença de 
porosidades- aumento 100x. 
4.4.2 Com ataque seletivo 
 
Encontra-se na peça atacada com Nital 2%, uma estrutura predominantemente 
ledeburítica com áreas de dendrita de perlita, sendo assim um ferro fundido branco 
hipo-eutético, ver Figura 4.8. A 500x de aumento, podemos ver agulhas de cementita 
na perlita, ver Figura 4.9. A amostra não possui tratamento térmico, visto que não 
encontramos outras microestruturas. Há inclusões de sulfeto de manganês. 
 
 28 
 
Figura 4.8: Microestrutura da amostra FF103 Atacada com NItal 2%. Composta por ferro fundido branco. 
Percebe-se claramente a presença de ledeburita em grande escala e áreas de perlita- aumento 100x. 
 
 
 
 
Figura 4.9: Microestrutura da amostra FF103 Atacada. Composta por ferro fundido branco. Inclusões 
(cinza), Ledeburita (branco) e dendritas de Perlita (cinza escuro) - aumento 500x. 
 
 
 
 
 29 
4.5 FF144 
4.5.1 Sem ataque seletivo 
 
Começa-se a uma análise da amostra, sem ataque químico seletivo, ver Figura 
4.10. Nesta imagem, pode-se ver a presença de grafita característica de ferro fundido 
nodular. 
 
 
Figura 4.10: Microestrutura da amostra FF144. Presença de grafita característica de ferro fundido nodular - 
aumento 100x. 
4.5.2 Com ataque seletivo 
 
Logo após inicia-se a análise com ataque de Nital 2%, ver Figura 4.11. Nela 
verifica-se uma estrutura martensítica, com a presença de carbonetos (branco) e de 
grafita (preta). Essa amostra sofreu um tratamento térmico de têmpera e provável 
revenimento. Conclui-se que por não haver presença de outras microestruturas, que 
este é um ferro fundido nodular. 
 
 30 
 
Figura 4.11: Microestrutura da amostra FF144 atacada com Nital 2%. Composta por ferro fundido nodular 
martensítico (cinza, a cicular) com carboneto (branco) e grafita(preto)- aumento 500x. 
 
 
 
 
 31 
5. CONCLUSÃO 
 
Logo após as observações no microscópio com e sem ataque químico seletivo, 
comparações em tabelas e livros, junto com o que foi visto nas aulas teóricas, foi 
possível verificar os tipos de ferros fundidos entregues para análise. Foram cinco tipos 
de ferro fundido diferentes, sendo eles: Cinzento, Mesclado Maleável, Branco e 
Nodular. 
Com isso foi possível ganhar uma pequena ideia do que realmente se trata os 
ferros fundidos, desde sua microestrutura, indo para as singularidades de cada um, até 
suas aplicações em indústrias e no dia-a-dia. 
Assim sendo, acredita-se que o principal objetivodo trabalho foi alcançado com 
sucesso devido à semelhança dos resultados obtidos, com os resultados apresentados 
em livros sobre o devido assunto. 
 
 
 
 
 
 32 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
COLPAERT, Hubertus., Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns. 3 ed. São Paulo: Editora 
Edgard Blücher Ltda., 1969. 412p. 
HUNNICUTT, H.A., Fundição , ABM , 12a edição, 1981. 
CHIAVERINI, V., Aços e Ferros Fundidos, 7a edição, 1996 
ASM International. Heat Treater’s Guide: Practices and Procedures for Irons and Steels, 1995. 
Slides - MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA I-B – DEMAT – EE- UFRGS 
Disponível em: gdocs da disciplina 
 
The Materials Information Society: 
<http:\\www.asminternational.org> 
 
Ciência dos Materiais Múltimidia: 
<http://www.cienciadosmateriais.org/index.php?acao=exibir&cap=13&top=243>