Apostila Basica de Metalurgia

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ÍNDICE _______________________________________________ página 
 
1.0 Conceitos básicos ________________________________________ 3 
 Tipos de ferros fundidos __________________________________ 4 
 
2.0 Fundição _______________________________________________ 6 
 
3.0 Processo de solidificação e estrutura cristalina dos metais ______ 8 
 3.1 Diagrama de equilíbrio ferro-carbono ____________________ 8 
 3.2 Células unitárias _____________________________________ 10 
 Estados físicos da matéria ____________________________ 10 
 3.3 Cristal _____________________________________________ 12 
 3.4 Processo de solidificação _____________________________ 14 
 Nucleação e crescimento _____________________________ 14 
 Microconstituintes do ferro fundido _____________________ 15 
 Super-resfriamento __________________________________ 16 
 
4.0 Variáveis do processo ___________________________________ 17 
 4.1 Tipo de equipamento de fusão _________________________ 17 
 4.2 Materiais de carga ___________________________________ 17 
 4.3 Superaquecimento e tempo de manutenção ______________ 18 
 4.4 Inoculação __________________________________________ 18 
 4.5 Nodulização ________________________________________ 19 
 4.6 Composição química _________________________________ 20 
 4.7 Temperatura de vazamento ____________________________ 22 
 4.8 Temperatura de desmoldagem _________________________ 22 
 
5.0 Propriedades mecânicas e ensaios _________________________ 22 
 
 5.1 Ensaio de dureza ____________________________________ 23 
 Ensaio baseado na resistência ao risco __________________ 23 
 Ensaio baseado na resistência ao choque _______________ 23 
 Dureza Poldi _____________________________________ 24 
 Ensaio baseado na resistência a penetração _____________ 24 
 Dureza Brinell ___________________________________ 24 
 Dureza Rockwell _________________________________ 25 
 Dureza Vickers ___________________________________ 26 
 Conversão de dureza _________________________________ 26 
 5.2 Ensaio de tração _____________________________________ 26 
 
6.0 Tratamento térmico ______________________________________ 29 
 6.1 Alívio de tensões ____________________________________ 29 
 6.2 Recozimento ________________________________________ 30 
 6.3 Normalização _______________________________________ 30 
 
7.0 Referências bibliográficas ________________________________ 31 
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1.0 Conceitos básicos 
 
Metalurgia – arte e ciência da produção de metais e ligas metálicas com a 
forma e as propriedades convenientes a sua utilização. 
 
Minério – elemento ou composto químico, homogêneo, que resulta de 
processos inorgânicos da natureza e que tem composição química ou série de 
composições. 
 
Metal – substância cristalina, boa condutora de calor e eletricidade, brilhante, 
com propriedades mecânicas de dureza, ductilidade, maleabilidade, permitindo 
que seja moldado, estirado e torneado. 
 
Metal puro – elemento químico que não contém o menor indício de outro 
elemento ou qualquer impureza em sua constituição. 
 
Liga metálica – é um sistema físico-químico contendo mais de um elemento, 
dos quais pelo menos um é metal. Ex.: AlSi, CuSn (bronze), CuZn (latão), AlMg 
(ligas leves), aço, ferro fundido, etc. 
 
 
Minério de origem 
Metal extraído 
Nome Composição 
Bauxita Al2O3.H2O Alumínio 
Cromita Cr2O3.FeO Cromo 
Cassiterita SnO2 Estanho 
Hematita Fe2O3 Ferro 
Limonita Fe2O3.H2O Ferro 
Magnetita Fe3O4 Ferro 
Pirolusita MnO2 Manganês 
Sílica / Quartzo SiO2 Silício 
 
Tabela 1 – Minerais 
 
Aço – liga de ferro carbono contendo geralmente de 0,008% até 
aproximadamente 2,11% de carbono. 
 
Dividem-se em: 
 
Aço carbono – produto que contém em sua composição química ferro e 
carbono, além de certos elementos residuais resultantes dos processos de 
fabricação. 
 
Aço liga – aço que contém além do ferro e carbono outros elementos, tais 
como: cromo (Cr), manganês (Mn), molibdênio (Mo), níquel (Ni), vanádio (V), 
etc. 
 
 3 
A importância dos aços provém de vários fatores: boa resistência e ductilidade, 
possibilidade de ser forjado, laminado, estampado, estirado, moldado, caldeado 
e modificado em suas propriedades mecânicas por meio de tratamento 
térmicos, químicos e termo-químicos. 
 
Ferro fundido – ligas de ferro, carbono e silício, além de outros elementos 
resultantes do processo de fabricação ou adicionados propositadamente, com 
a finalidade de promover mudanças nas características mecânicas do produto 
final. 
 
O carbono nos ferros fundidos, está compreendido na faixa de 2,11% a 6,7% e 
se encontra sob a forma livre (grafita) e/ou combinado (cementita). 
 
Os ferros fundidos não podem ser deformados nem a frio nem a quente, visto 
que se romperiam, portanto as peças fabricadas são fundidas diretamente em 
sua forma definitiva. 
 
Sua resistência normalmente é inferior ao aço, por isso é empregado em peças 
sujeitas a esforços menores. Porém sua utilização é muito grande, tais como: 
volantes, cubos, engrenagens, mancais, suportes, virabrequins, etc. Possuem, 
de modo geral, boa usinabilidade pois a presença da grafita na microestrutura 
proporciona, além de uma auto-lubrificação, a necessária quebra do cavaco. 
 
Tipos de ferros fundidos: 
 
- FºFº branco – ferro onde todo o carbono existente, está sob a forma 
combinada (carboneto). Este tipo de ferro possui uma dureza muito alta, 
tornando a usinabilidade difícil. Sua fratura é esbranquiçada pelo fato do 
carbono está combinado, não existindo a grafita. 
 
- FºFº cinzento – possuem uma fratura de coloração escura, daí a sua 
denominação. Uma parcela relativamente grande de carbono está no 
estado livre (grafita) e a outra combinada (cementita). Nessas ligas a grafita 
encontra-se na forma de veios ou lamelas. 
 
 
Fig. 1 – Ferro fundido cinzento. Sem ataque, ampliação de 100 X. 
 
 4 
- FºFº vermicular – é um ferro fundido que apresenta propriedades 
intermediárias entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular. 
Apresenta a grafita sob a forma vermicular. 
 
Fig. 2 – Ferro fundido vermicular. Sem ataque, ampliação de 100 X. 
 
- FºFº nodular – é caracterizado por apresentar a grafita sob a forma de 
nódulos ou esferóides em decorrência da adição de certos elementos 
químicos, normalmente o magnésio. Apresenta boa ductilidade e alta 
resistência. 
 
Fig. 3 – Ferro fundido nodular. Sem ataque, ampliação de 100 X. 
 
- FºFº nodular austemperado (Austempered Ductile Iron – ADI) – é um ferro 
fundido nodular ligado e tratado termicamente. A sua microestrutura 
consiste de ferrita acicular e austenita. Com esta estrutura, o ferro 
apresenta elevados valores de resistência mecânica, ductilidade, resistência 
ao impacto e ao desgaste, proporcionando grande flexibilidade à concepção 
e fabricação de peças. 
 
- FºFº mesclado – apresenta fratura de coloração mista entre branca e 
cinzenta, caracterizado igualmente por uma mescla de proporções variáveis 
de ferro fundido branco e ferro fundido cinzento. 
 
- FºFº maleável – é obtido a partir do ferro fundido branco, mediante um 
tratamento térmico especial (maleabilização), resultando numa 
 5 
transformação de praticamente todo o ferro combinado em grafita na forma 
de nódulos. 
 
2.0 Fundição 
 
É o processo de conformação mecânica que consiste na fusão do metal ou da 
liga metálica em fornos próprios e o posterior vazamento do metal líquido em 
moldes, cuja forma e dimensões interna é a mesma da peça a ser produzida. 
Podeser considerado como o menor caminho entre a matéria prima e o bem 
produzido. 
 
Deste modo, num passo único, formas simples ou complexas podem ser feitas 
de qualquer metal que possa ser fundido. 
 
As peças fundidas podem variar desde frações de centímetros e baixo peso até 
vários metros e toneladas. Este tipo de tecnologia tem sérias vantagens na 
produção de formas complexas, peças com seções côncavas ou com 
cavidades internas e peças muito grandes. Devido a estas vantagens óbvias, a 
fundição é um dos mais importantes processos de produção. 
 
Contudo, como em todas as técnicas de produção, os melhores resultados a 
baixo custo são atingidos se o projetista compreender as várias opções e 
desenhar as peças para serem utilizadas pelo processo mais apropriado e da 
maneira mais eficiente. Os vários processos diferem primeiramente no material 
do molde (areia, metal, ou outros materiais) e no método de vazamento 
(gravidade, vácuo, baixa ou alta pressão). Todos os processos partilham o 
requisito que o material ao solidificar maximiza as suas propriedades e 
simultaneamente previne potenciais defeitos, tais como macro e micro 
rechupes, inclusões, etc. 
 6 
 
Fig. 4 – Esquema da seqüência da preparação do processo de fundição 
 
 7 
3.0 Processo de solidificação e estrutura cristalina dos metais 
 
3.1 Diagrama de equilíbrio ferro-carbono 
O estudo do diagrama de equilíbrio Fe-C é importante para se entender as 
reações metalúrgicas e o aparecimento das diferentes microestruturas. 
 
O diagrama mostra quais fases e misturas de fases específicas são estáveis, 
considerando a variação de temperatura e de composição da liga à pressão de 
uma atmosfera. 
 
Conforme citado anteriormente, os ferros fundidos são ligas de ferro, carbono e 
silício portanto, o seu estudo deveria ser realizado no diagrama ternário Fe-C-
Si. A análise deste diagrama permite verificar que ocorrem alterações nas 
linhas que representam o equilíbrio entre as fases e o percentual de carbono 
do eutético diminui à medida que o teor de silício aumenta. Devido à 
complexidade dos diagramas ternários criou-se a grandeza denominada 
carbono equivalente (CEQ), com o propósito de corrigir o teor de carbono do 
eutético devido à presença de outros elementos químicos presentes, 
principalmente o silício. Com isto, usa-se um diagrama “pseudo-binário”, 
conforme Fig. 5, substituindo o carbono pela expressão CEQ = % C + 1/3 (% 
Si + % P). 
 
Fig. 5 - Diagramas Fe-C metaestável e estável superpostos. 
 
Pode-se portanto, conhecer a seqüência de solidificação dos ferros fundidos 
através da determinação do seu carbono equivalente. As ligas com o mesmo 
T
em
p
er
at
u
ra
 º
C
 
Percentual de Carbono (%C) 
 8 
carbono equivalente darão origem a estruturas, em princípio, iguais, levando-se 
em conta apenas o aspecto termodinâmico. Considera-se que o ponto eutético 
possui CEQ = 4,3%, as ligas hipoeutéticas possuem CEQ < 4,3% e as ligas 
hipereutéticas CEQ > 4,3%. 
 
A expressão do carbono equivalente considera não só a quantidade dos 
elementos químicos presentes, mas o poder grafitizante de cada um deles. Os 
elementos silício e fósforo exercem grande influência no ponto eutético. Já os 
elementos manganês e enxofre não são considerados por não causarem 
influências significativas. 
 
Nos ferros fundidos as transformações de fases podem ocorrer segundo o 
equilíbrio estável formado por Fe-C (grafita) ou pelo metaestável formado por 
Fe-Fe3C (cementita). Próximo ao ponto eutético a diferença é de 
aproximadamente 7ºC entre as temperaturas do eutético estável e do 
metaestável, em ligas FeC puras, conforme observado na Fig. 6. 
 
 
Fig. 6 - Seção próxima ao ponto eutético, no diagrama Fe-C. 
 
Alguns elementos como o silício, cobre e alumínio, denominados grafitizantes 
por facilitarem a precipitação da grafita, ampliam a faixa entre as temperaturas 
dos eutéticos e elementos como manganês, cromo e molibdênio, que 
promovem a formação de carbonetos, estreitam a faixa conforme mostrado na 
Fig. 7. Em ferros fundidos contendo 2,0 % de silício esta faixa pode exceder a 
35ºC. 
 
 
Fig. 7 - Influência do silício e do cromo nas temperaturas de equilíbrio dos 
eutéticos. 
 
 9 
3.2 Células unitárias 
 
Estados físicos da matéria: 
 
Matéria – tudo aquilo que ocupa lugar no espaço, ex.: metais. 
 
Sólido – agrupamentos elementares onde os átomos, moléculas e íons ocupam 
posições regulares e definidas, volume e forma constante. 
 
Líquido – agrupamentos elementares onde os átomos, moléculas e íons se 
locomovem, mas encontram-se próximos uns dos outros, com volume 
constante e forma variável. 
 
Gasoso – agrupamentos elementares onde os átomos, moléculas e íons, com 
grande liberdade de movimentação, encontram-se afastados uns dos outros, 
com volume e forma variável. 
 
Os produtos fundidos, são fabricados a partir de ligas metálicas no seu estado 
líquido, portanto é importante conhecer o processo de solidificação dos metais. 
Pois é nele que ocorrem a maioria dos fenômenos de transformação na 
estrutura do material que quase sempre geram defeitos nas peças ou 
alterações estruturais que prejudicam o seu comportamento diante de 
determinadas solicitações. Para o fundidor, este conhecimento gera particular 
interesse, pois no processo de fundição todas as decisões a respeito do 
processo produtivo são tomadas em caráter preventivo, já que após a 
solidificação a eliminação de determinados defeitos gerados no processo é 
praticamente impossível. 
 
Como no estado sólido, os agrupamentos elementares (átomos) ocupam 
posições regulares e definidas, diz-se que neste estado o sistema físico do 
material tem uma estrutura interna chamada estrutura cristalina. 
 
Nos metais os átomos ocupam posições que determinam sólidos geométricos 
prismáticos que recebem o nome de célula unitária. A justa posição destas 
células unitárias determina a rede cristalina. As células unitárias podem ser 
divididas segundo vários tipos, ex.: cúbico, cúbico de corpo centrado, cúbico de 
face centrada, hexagonal, etc. 
 
Nos metais são comumente encontrados três tipos de células unitárias, que 
são: cúbico de corpo centrado (CCC), cúbico de face centrada (CFC) e 
hexagonal compacto (HC). 
 10 
 
 
 
 
Fig. 10 – Vista esquemática e a célula unitária da estrutura hexagonal 
compacta. 
 
 
Fig. 9 – Vista esquemática e a célula unitária da estrutura cúbica de face 
centrada. 
 
 
Fig. 8 – Vista esquemática e a célula unitária da estrutura cúbica de corpo centrado. 
 11 
3.3 Cristal 
 
Essencialmente todos os metais cristalizam-se quando se solidificam. Com isto 
queremos dizer que os átomos se arranjam num modelo tridimensional, 
ordenado e repetido. Esses tipos de estrutura são chamados cristais. 
Os cristais são um conjunto de células unitárias idênticas ocupando um volume 
limitado. 
 
Formas dos cristais: dendrítica (colunar ou equiaxial) e poliédrica. 
 
 
Dendrítica – apresenta-se sob a forma ramificada. 
 
 Grão 
 
O grão é a seção de um cristal, isto é, é a vista frontal do plano de corte de um 
cristal. 
 
 Fase 
 
São conjuntos homogêneos de mesma estrutura cristalina separados por uma 
interface (superfície). 
 
 
 
 
 
Fig. 11 – Crescimento dendrítico colunar 
 
 
Fig. 12 – Crescimento dendrítico equiaxial 
 12 
Fases de uma liga: 
 
a) Metal puro ou elemento livre – nesta fase encontramos um elemento da liga 
livre na estrutura, ex.: a grafita (carbono livre) no ferro fundido. 
 
b) Solução sólida – nesta fase um dos compostos da liga conserva sua 
estrutura cristalina, enquanto que o(s) outro(s) não, e ainda entregam seus 
átomos à rede cristalina do primeiro composto. Numa solução sólida os 
elementos associam-se em diferentes proporções. Oelemento em menor 
proporção (soluto) entra em solução com o elemento de maior proporção 
(solvente). 
 
Solução sólida substitucional – é a solução em que o átomo de soluto substitui 
o átomo de solvente na rede cristalina. Normalmente isto ocorre com átomos 
de raios atômicos aproximados (+/- 15 %). Ex.: Cu-Zn (latão), Cu-Sn (bronze). 
 
Solução sólida intersticial – é a solução em que o átomo do soluto se coloca 
entre os átomos do solvente na rede cristalina. Para ocorrer é necessário que o 
raio atômico do soluto seja bem menor que o raio atômico do solvente para se 
alojar nos espaços vazios da matriz. Ex.: Fe-C. 
c) Composto quimicamente definido ou composto intermetálico – nesta fase os 
átomos associam-se em proporções fixas e composição química bem 
definida, formando assim compostos já definidos, ex.: Fe3C, Al2O3, etc. São 
duras e não dúcteis portanto são frágeis. 
 
 
 
 
 
Fig. 13 – Solução sólida substitucional ordenada e aleatória 
 
 
Fig. 14 – Solução sólida intersticial 
 13 
3.4 Processo de solidificação 
 
O processo de solidificação será responsável pela formação das primeiras 
estruturas sólidas no material, nele se evidenciam duas etapas distintas, mas 
complementares. São elas a nucleação e o crescimento dos grãos. 
 
Nucleação e crescimento 
 
Como sabemos os metais apresentam no estado sólido um arranjo cristalino 
onde os átomos se encontram ordenados. Já no metal líquido estes átomos se 
encontram menos ordenados e em maior grau de agitação que no estado 
sólido. Cessando a fonte de calor que mantém o metal no estado líquido, o 
mesmo começa a resfriar-se até atingir o seu estado sólido. Porém este 
resfriamento até o estado sólido não é instantâneo e alguns fenômenos 
começam a ocorrer. Primeiro há somente a redução de temperatura do metal, 
ainda no estado líquido, sem que haja a formação de outras fases. Em um 
determinado momento, no meio líquido, alguns átomos começam a disporem-
se de modo ordenado, semelhante àquela disposição encontrada nos sólidos, 
mesmo a temperaturas acima daquela de fusão. Estes agrupamentos atômicos 
ordenados são chamados de embriões. Estes embriões formam-se e se 
desfazem dentro do líquido constantemente. Sua vida depende do seu 
tamanho (raio crítico) e da temperatura do líquido. Quanto maior o tamanho do 
embrião e menor a temperatura do metal líquido, maior será sua tendência a 
“sobrevivência”. A medida que a temperatura do metal líquido diminui o 
embrião pode tornar-se mais estável formando os chamados núcleos de 
solidificação, que por sua vez darão origem aos cristais da fase sólida do 
material. Isto é chamado de nucleação. 
 
A nucleação pode ser do tipo homogênea ou heterogênea. 
 
Nucleação homogênea – neste tipo de nucleação, também chamada de 
nucleação endógena, os núcleos que se tornam estáveis são embriões 
esporádicos formados a partir do próprio metal líquido. 
 
Nucleação heterogênea – neste tipo de nucleação, também conhecida como 
nucleação exógena, os núcleos que se tornam estáveis podem ser resultantes 
da interferência e contribuição de substratos estranhos ao metal líquido, isto é, 
substratos resultantes de inclusões sólidas (adições, impurezas e óxidos) 
gerados durante a elaboração da liga. 
 
Na prática, em fundição, o processo de nucleação será sempre heterogêneo, 
pois este se iniciará a partir das paredes do molde ou a partir de impurezas no 
metal líquido. As adições de ligas no metal líquido, durante a elaboração da 
mesma são de vital importância para se alcançar diferentes graus de 
nucleação. 
 
O desenvolvimento espontâneo destes núcleos é chamado de crescimento. 
 
 
 
 14 
Microconstituintes do ferro fundido 
 
Ferrita (ferro ): variedade alotrópica do ferro puro, contendo em solução 
traços de carbono, estável abaixo de 910ºC e se cristaliza no sistema cúbico de 
corpo centrado. Também chamada de ferro alfa. Comparada com outros 
constituintes, a ferrita é pouco dura, com dureza Brinell igual a 80. 
 
Cementita: é conhecido o carboneto de ferro, Fe3C (contendo 6,67% de C), 
constituinte extremamente duro e quebradiço e que aparece no ferro fundido 
isoladamente ou em camadas alternadas com ferrita, formando a perlita, no 
primeiro caso, em quantidade predominante, da origem ao ferro fundido branco 
no qual é o constituinte principal, no segundo caso forma a matriz básica do 
chamado ferro fundido cinzento. 
 
Perlita: é uma mistura mecânica de 11,5% de cementita e 88,5% de ferrita, na 
forma de laminas finas dispostas alternadamente. As propriedades mecânicas 
da perlita são intermediárias entre as da ferrita e da cementita. 
 
Grafita: ao contrário dos três constituintes anteriormente citados, também 
encontrados nos aços comuns, este é tipicamente característico dos ferros 
fundidos. É formada, praticamente, por carbono puro disposto em camadas, 
podendo assumir diferentes formas, disposições e tamanhos. Apresenta baixa 
resistência mecânica e dureza entre 1 e 2 Mohs. 
 
Fig. 15 - Morfologia da grafita em relação a forma 
 
 
 
I – Lamelar; II – Rosetas; III – Vermicular; 
IV – Semi-Compacta; V – Compacta; VI - Esferoidal 
I II III 
IV V VI 
 15 
 
 
Fig. 16 - Morfologia da grafita em relação a distribuição 
 
 
Ledeburita: ocorre nos ferros fundido hipereutéticos ou nos eutético resfriados 
rapidamente e se apresenta sob a forma de pequenos glóbulos de perlita 
disseminados em um fundo de cementita. Apresenta dureza elevada. 
 
Steadita (Fe3P): este constituinte também conhecido dos aços e que aqui tem 
maior importância em virtude do alto teor de fósforo possível no ferro fundido. 
De fato, o fósforo forma com o ferro esse eutético denominado steadita. 
 
 
Super-resfriamento 
 
Ocorre que no momento da solidificação, alguns núcleos só se tornam estáveis 
em pontos onde a temperatura é inferior a temperatura de solidificação. 
Portanto a nucleação ocorre com um certo grau de resfriamento em relação a 
temperatura de solidificação. A este fenômeno chamamos de super-
resfriamento. Assim, o grau de super-resfriamento pode ser definido como a 
diferença entre as temperaturas de solidificação e nucleação no material. 
 
 
 
 
 
A – Homogênea; B – Roseta; C – Primária; 
D – Interdendrítica; E – Interdendrítica Primária 
A B C 
D E 
 16 
4.0 Variáveis do processo 
 
Todos os metais e ligas são sensíveis às variáveis de processamento. No caso 
particular dos ferros fundidos, as variáveis de processo podem ter efeitos 
bastante significativos sob o mecanismo de solidificação. 
Em decorrência da alteração dessas variáveis observa-se, muitas vezes, que 
os ferros fundidos de mesma composição química apresentam estruturas e 
propriedades bem diferentes. Apenas a composição química correta não 
garante um conjunto final de propriedades. 
 
Entre as variáveis de processamento convém chamar a atenção das seguintes: 
tipo de equipamento de fusão, materiais de carga, superaquecimento, 
inoculação, nodulização, composição química, temperatura de vazamento e 
temperatura de desmoldagem. 
 
 
4.1 Tipo de equipamento de fusão 
 
Tem-se verificado que quando se opera com fornos diferentes tende-se a obter 
ferros fundidos de estrutura e propriedades mecânicas diferentes, mesmo 
sendo a composição química final similar. A causa não está ligada ao forno em 
si, mas as outras variáveis que se alteram. 
 
Em fornos elétricos a indução devido as temperaturas mais elevadas de 
operação, ocorre maior agitação do banho, isso faz com que o grau de 
nucleação seja menor e como conseqüência aumenta a tendência ao 
coquilhamento e a formação de grafita de super-resfriamento (tipos D e E). 
 
Os fornos mais simples como o cubilô tem limitações quanto aos materiais de 
carga como de temperatura e composição química. 
 
 
4.2 Materiais de cargaOs componentes de alimentação para a carga de um forno, depende do tipo de 
ferro fundido final obtido. Cada tipo de ferro fundido contém um tipo de carga 
inicial e de elementos de adições diferentes, isso se deve as propriedades 
desejadas. Abaixo estão descriminados alguns tipos de ferros fundidos e seus 
respectivos componentes de cargas e elementos de adição. 
 
- No ferro fundido cinzento, podemos utilizar como componentes de carga o 
ferro gusa, sucata de aço e retorno. Os elementos de adição utilizados são: 
grafite / coque de petróleo; ferro-silício, ferro-manganês e enxofre. 
- No ferro fundido nodular, podemos utilizar como componentes de carga o 
ferro gusa, sucata de aço e retorno de nodular. Os elementos de adição 
utilizados são: grafite; ferro-silício, ferro-manganês e sucata de cobre. 
 
Os valores dos elementos de carga e dos componentes de adição são 
diferenciados para se obter uma composição química diferente e 
consequentemente propriedades mecânicas diferentes. 
 17 
Para facilitar o processo de carga inicial do forno, utilizamos tabelas com 
cálculos aproximados, orientando as quantidades de componentes e elementos 
de adição para um determinado peso final de produto (tipo de ferro fundido). 
 
 
4.3 Superaquecimento 
 
O superaquecimento, consiste no aquecimento do metal líquido e sua 
manutenção a uma dada temperatura, com o objetivo de homogeneizar o 
banho, tornando o mesmo, menos susceptível aos efeitos das diferentes 
matérias-primas. 
 
Muitos núcleos de solidificação não são estáveis na liga fundida e podem ser 
destruídos ou reduzidos de tamanho e deste modo dissolvidos. 
 
O superaquecimento é um dos caminhos para a redução do número de núcleos 
para a solidificação da grafita. 
 
Esta redução no grau de nucleação dos ferros fundidos, provocada pelo 
superaquecimento é observada também quando se mantém o material no 
estado líquido por um tempo prolongado. 
 
Aparentemente a diminuição no grau de nucleação prejudica a obtenção dos 
ferros fundidos cinzento de alta qualidade, entretanto isso é corrigido com uma 
adição posterior de compostos grafitizantes. 
 
O superaquecimento, porém, não deve ser excessivo, pois pode provocar 
demasiado desgaste do refratário, perda de elementos químicos, gastos de 
energia, etc. 
 
Os superaquecimentos usuais em ferros fundidos cinzentos obtidos em fornos 
elétricos situam-se entre 1460 a 1510º C. 
 
 
4.4 Inoculação 
 
A inoculação dos ferros fundidos, consiste na adição ao banho líquido de 
compostos, em geral contendo silício, instantes antes do vazamento. 
 
Através de uma inoculação eficiente se consegue: 
 
- obter uma estrutura mais homogênea, através do aumento do número de 
células eutéticas/nódulos e, consequentemente, evitar zonas segregadas, 
normalmente associadas a microrechupes, grafita tipo C ou D/E e 
concentração de fases fragilizantes (carbonetos e steadita). 
- no ferro fundido cinzento, atua no sentido de produzir grafita do tipo “A” e 
matriz perlítica, e um número de células eutéticas relativamente elevado. 
- obter nódulos mais perfeitos em ferro fundido nodular. 
- evitar o aparecimento de carbonetos eutéticos. 
 
 18 
Existem porém vários tipos de inoculantes disponíveis no mercado, podendo-se 
observar três grupos de ligas a base de silício: com alcalino-terrosos, com 
zircônio ou titânio e com alto teor de carbono. 
 
O inoculante de uso mais generalizado é o ferro-silício com 75 a 80% de silício. 
 
A técnica de inoculação tem também efeito sobre a efetividade do inoculante. 
Recomenda-se adicioná-lo no jato de metal líquido e de preferência pelo 
menos durante cerca de 50% do tempo de enchimento da panela com o metal 
líquido. 
 
Deve-se ter em mente que um inoculante tem o seu efeito diminuído com o 
tempo, fenômeno conhecido como ”fading”. No caso do ferro-silício é comum a 
perda de eficiência já começar a ficar crítica após cerca de 10 minutos, 
portanto o vazamento deve ocorrer antes deste tempo. 
 
O efeito do inoculante, em geral, pode ser medido pela contagem de células 
eutéticas ou nódulos e pelas curvas de resfriamento, que permite avaliar e 
comparar o poder de grafitização do banho líquido antes e depois da adição do 
inoculante. 
 
 
4.5 Nodulização 
 
A formação de grafita esferoidal no estado bruto de fusão em ferros fundidos 
pode ser obtida através da adição de magnésio, cério e cálcio. Além desses, 
outros elementos, como lítio, bismuto, sódio, potássio, selênio, bário, estrôncio, 
zinco, escândio, samário, praseodímio, lantânio, alumínio, silício, ítrio e telúrio, 
também podem atuar como nodulizantes. No entanto, a adição desses outros 
elementos geralmente só permite a obtenção de nódulos de grafita com 
reprodutibilidade em ferros fundidos sob condições particulares de operação, 
não sendo efetivos na prática industrial. 
 
Deve-se citar que é possível obter-se grafita esferoidal em ligas FeCSi sem que 
se efetue a adição de elementos nodulizantes, principalmente utilizando-se 
elevadas velocidades de resfriamento. 
 
O desenvolvimento industrial dos ferros fundidos nodulares ocorreu no sentido 
de se empregar o magnésio como agente nodulizante. Embora se disponha de 
várias alternativas para a obtenção de nódulos de grafita em ligas FeCSi. 
 
As ligas de Fe-Si-Mg, pelo seu custo, via de regra menor, são os agentes 
nodulizantes mais empregados. 
 
Existem vários processos de adição da liga nodulizante, entre eles podemos 
citar: imersão por sino, panela rotativa, agitador, simples transferência, 
sandwich, tampa intermediária, etc. Existe também o processo de nodulização 
no próprio molde. Neste caso a liga nodulizante é colocada numa câmara 
especial situada junto ao sistema de alimentação, onde se dá a reação de 
nodulização. 
 19 
 
O processo usado na empresa é o tampa intermediária que consiste no uso de 
uma panela similar ao método “sandwich” porém dotada de uma tampa através 
da qual o metal é vazado para dentro da panela. A tampa limita a quantidade 
de ar (oxigênio) presente no interior da panela durante a reação com isto, 
melhora o rendimento e a constância do nodulizante, diminui a quantidade de 
fumos (óxido de magnésio) gerados, de luminescência e respingos e a perda 
de temperatura é menor. 
 
As variáveis mais importantes a serem consideradas são: composição química, 
temperatura do banho metálico e a relação altura e diâmetro da panela (2:1). 
 
 
4.6 Composição química 
 
A escolha da composição química está condicionada a alguns fatores, entre 
eles podemos citar as formas e dimensões das peças e as propriedades 
mecânicas desejadas. 
 
A composição química base são os elementos que estão sempre presentes 
nos ferros fundidos que são: carbono, silício, manganês, enxofre e fósforo. Nos 
ferros fundidos nodulares tem-se também a presença do elemento nodulizante 
geralmente o magnésio. 
 
Cada elemento químico tem sua influência sobre a formação de estrutura do 
material, e esta influência é ponto determinante para se alcançar as 
propriedades mecânicas requeridas na peça produzida. Abaixo são descritas 
as influências dos elementos químicos. 
 
Carbono – é o elemento mais importante nos ferros fundidos. É o maior 
responsável pelas propriedades mecânicas e de fundição. Está presente como 
grafita (carbono livre) e carbono combinado (cementita na perlita). Em teores 
crescentes aumenta a fluidez, a quantidade de grafita, diminuindo a tendência 
ao coquilhamento e a propriedade mecânica de resistência. 
 
Silício – favorece a grafitização, reduz o coquilhamento, decompondo a 
cementita. É um elemento ferritizante. Em teores crescentes tende a alterar as 
características mecânicas da ferrita, aumentando a resistência à tração e a 
dureza, diminuindo o alongamento. 
 
Manganês – serve para neutralizar os efeitos doenxofre nos ferros fundidos 
cinzentos, evitando a formação de sulfeto de ferro. Nos nodulares, se o teor de 
enxofre for mantido muito baixo, para não prejudicar a nodulização, não é 
necessário utilizar manganês para neutralizar seus efeitos. Normalmente o teor 
de manganês é determinado pela estrutura da matriz que se deseja obter, para 
peças ferríticas este deve ser o menor possível. É um elemento antigrafitizante, 
isto é, tende a favorecer a formação de carbonetos evitando a formação de 
grafita. 
 
 20 
Enxofre – este elemento é encontrado na microestrutura do ferro fundido, 
geralmente sob a forma de sulfeto de ferro ou sulfeto de manganês. Nos ferros 
nodulares reage preferencialmente com o magnésio, formando sulfeto de 
magnésio, e/ou com terras raras. Deve portanto ser o menor possível para 
evitar o consumo exagerado de liga e a formação de maiores quantidades de 
inclusões e drosses. 
 
Fósforo – possui uma fraca tendência a favorecer a formação de grafita. É um 
elemento que fragiliza o ferro pela formação da steadita (Fe3P), recomenda-se 
que o seu teor fique menor que 0,08 %. Aumenta significativamente a fluidez 
do metal líquido. 
 
Magnésio – é em primeira instância o principal responsável pela obtenção de 
grafita esferoidal. Seu teor normalmente varia de 0,030 a 0,060 %, embora 
fatores como as características grafitizantes do banho, a composição química 
base e a velocidade de esfriamento, possam alterar esta faixa, notadamente no 
sentido de diminuir o limite inferior. Teores insuficientes podem causar a 
ocorrência de formas degeneradas de grafita em relação à esferoidal e teores 
acima dessa faixa pode causar a formação de grafita “spiky” além de aumentar 
a tendência à formação de carbonetos. 
 
É através da adição dos elementos de liga que se obtêm as propriedades 
mecânicas mais elevadas. A ação da maioria desses elementos baseia-se no 
aumento da quantidade de perlita na estrutura. 
 
Os elementos de liga usados na TKF são o cromo, cobre, estanho, níquel e 
molibdênio. 
 
Cromo – é um forte formador de carboneto na solidificação. 
 
Cobre – possui ação grafitizante, diminuindo a tendência a formação de regiões 
coquilhadas. O seu efeito grafitizante em relação ao silício é 4 vezes menor. É 
um promovedor da formação de perlita. 
 
Estanho – em ferros fundidos cinzentos atua como forte estabilizador da perlita, 
sem apresentar tendências para formação de carbonetos e sem afetar 
significativamente a morfologia da grafita. 
 
Níquel – possui ação grafitizante e perlitizante. Eleva portanto os limites de 
resistência e escoamento, diminuindo o alongamento. 
 
Molibdênio – é usado para aumentar a temperabilidade. Melhora as 
propriedades em temperaturas elevadas e/ou em peças sujeitas a ciclos 
térmicos. Possui leve tendência a formação de carbonetos e promove a 
formação de perlita fina. 
 
 
 
 
 
 21 
4.7 Temperatura de vazamento 
 
Uma variável importante em ferro fundido é a temperatura de vazamento. 
Temperaturas de vazamento altas em si, não apresentam, em geral, grandes 
problemas quanto a estrutura, porém significa alto superaquecimento e isso 
não é recomendado. 
 
Um dos inconvenientes de alta temperatura de vazamento é que pode ocorrer 
rápida perda de eficiência do inoculante “fading” e defeitos como penetração de 
metal na areia, micro porosidade, etc. 
 
Já ao contrário, temperaturas de vazamento muito baixas, tendem a produzir 
coquilhamento (cementita) em seções finas bem como favorecerem o 
aparecimento de inúmeros outros defeitos, como gases, inclusões de escória, 
etc. 
 
As temperaturas de vazamento recomendadas dependem da espessura e 
tamanho das peças como da própria composição do ferro fundido. Usualmente 
as temperaturas de vazamento se situam na faixa de 1330 a 1430 ºC. 
 
 
4.8 Temperatura de desmoldagem 
 
Uma peça bruta de solidificação sempre tem tensões internas, que tendem a 
ser tanto maiores quanto maior a velocidade de resfriamento. Essas tensões 
internas são maiores quando a peça apresenta seções de espessuras muito 
diferentes e geometria complexa, por isso quando esse problema é crítico a 
peça deve sofrer um resfriamento lento no molde, quando possível. 
 
A desmoldagem a quente pode apresentar como inconveniente sério o 
aparecimento de trincas por excesso de tensões internas. 
 
Convém lembrar, porém, que quando a estrutura apresenta carbonetos livres 
(cementita primária ou ledeburita) estes formaram-se na solidificação e não no 
resfriamento no estado sólido. O resfriamento no molde sendo suficientemente 
lento pode decompor esses carbonetos, em ferros fundidos comuns (sem 
elementos de liga). 
 
 
 
5.0 Propriedades mecânicas e ensaios 
 
As características mecânicas são parâmetros que traduzem o comportamento 
dos materiais quanto as solicitações mecânicas. 
 
A importância que se dá às características mecânicas é devida às relações 
estabelecidas, durante longa experiência prática, entre estas características e o 
uso dos materiais metálicos. 
 
 22 
Para cada tipo de peça tem-se, de modo geral, as características mecânicas 
que ela deve satisfazer. A verificação destas características é feita através de 
ensaios mecânicos realizados em corpos de prova retirados da própria peça ou 
fundidos em separado. 
 
Existem especificações técnicas que indicam os ensaios mecânicos a serem 
realizados, as condições de retirada dos corpos de prova bem como suas 
dimensões e formas. 
 
 
5.1 Ensaio de dureza 
 
A dureza de um material é, geralmente, definida pela resistência que o material 
oferece à penetração de um corpo duro comprimido contra a sua superfície. 
Pode-se dividir o ensaio de dureza em três tipos principais, que dependem da 
maneira com que o ensaio é conduzido: por risco, por choque ou por 
penetração. 
 
Ensaio baseado na resistência ao risco 
 
A dureza medida pelo método de resistência ao risco teve origem com Mohs, 
em 1822. Embora este método não seja utilizado na determinação de dureza 
dos metais, ele é ainda bastante empregado em mineralogia. Baseado na 
verificação de que os minerais mais moles são facilmente riscados pelos 
minerais mais duros, Mohs selecionou dez minerais naturais aos quais atribuiu 
durezas crescentes de 1 a 10. 
 
Material Dureza Mohs 
Talco 1 
Gipsita 2 
Calcita 3 
Fluorita 4 
Apatita 5 
Ortoclásio 6 
Quartzo 7 
Topázio 8 
Safira 9 
Diamante 10 
 
Tabela 2 – Escala de Mohs 
 
Pode-se dizer, a título de indicação, que grande parte dos metais apresentam 
durezas compreendidas entre 4 e 8 Mohs e que o aço pode ser riscado pelo 
ortoclásio. 
 
Ensaio baseado na resistência ao choque 
 
Nestes ensaios, a impressão produzida na peça a ser ensaiada é obtida pela 
aplicação de esforços dinâmicos ou impactos. O impacto pode ser produzido 
por: martelo, queda de peso ou liberação de uma mola. 
 23 
 
Normalmente, os ensaios dinâmicos são realizados com aparelhos portáteis e 
são empregados para ensaios em peças grandes, que dificilmente consegue-
se ensaiá-las pelos métodos estáticos usuais. 
 
São ensaios de menor precisão, mas, em casos específicos, apresentam muita 
utilidade. 
O ensaio dinâmico usado na TKF é o ensaio Poldi. 
 
Dureza Poldi 
 
Para realizar o ensaio, dá-se com o martelo, uma pancada no percursor, de 
maneira a provocar uma impressão da esfera na peça a ser ensaiada e na 
barra padrão simultaneamente. Com auxílio de uma lupa graduada, mede-se 
as impressões na peça e na barra padrão, a dureza da peça é determinada 
pela expressão: 
 
 
  2
2
1
2
1 xHB
d
d
HB







 
 
HB1 = Dureza da peça ensaiada 
HB2 = Dureza da barra padrão 
d1 = Diâmetro da impressão na peça testada 
d2 = Diâmetro da impressão na barra padrão 
 
O aparelho para determinaçãoda dureza Poldi é usualmente designado de 
aparelho manual de dureza Brinell, embora existam diferenças entre os dois 
métodos de ensaio. 
 
Ensaio baseado na resistência a penetração 
 
A medida de dureza por penetração é feita mais comumente segundo os 
processos: Brinell, Rockwell e Vickers. 
 
Dureza Brinell 
 
Este ensaio foi inicialmente proposto por J. A. Brinell em 1900, foi o primeiro 
ensaio de penetração padronizado e mais usado até os dias de hoje na 
engenharia. 
O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir uma esfera de aço 
temperado ou carboneto de tungstênio, de diâmetro D, sobre uma superfície 
plana, com acabamento adequado e limpa de um metal através de uma força 
F, durante um certo tempo. 
 
O valor da dureza Brinell é dado pela expressão: 
 
))((
2
22 dDDD
F
HB



 
 
 24 
onde: 
 
HB = Dureza Brinell 
F = força de impressão (kgf) 
D = diâmetro do penetrador (mm) 
d = diâmetro de impressão (mm) 
 
O valor do diâmetro da impressão é medido por intermédio de um sistema ótico 
ou uma lupa graduada após a remoção da carga. Este valor deve ser a média 
das medidas feitas em duas direções perpendiculares. Normalmente não é 
necessário a aplicação da fórmula para o cálculo da dureza pois já existem 
tabelas preparadas para fornecer o valor da dureza Brinell a partir dos 
diâmetros da impressão formada. 
 
O tempo de aplicação da carga é da ordem de 10 a 15 segundos. 
 
Os diâmetros dos penetradores bem como a força de impressão utilizados no 
ensaio são variáveis. Assim, o uso de esferas de diferentes diâmetros e com 
forças de impressão variáveis permite obter o mesmo valor da dureza, desde 
que a relação F/D2 seja constante. 
 
Os valores de dureza Brinell obtidos com diversas forças de impressão variam 
muito pouco, desde que o diâmetro da impressão esteja compreendido entre 
25 % e 60 % do diâmetro do penetrador, isto é, 0,25 D  d  0,6 D. 
 
Dureza Rockwell 
 
Recebeu este nome pelo fato de a sua proposta ter sido feita pela indústria 
Rockwell, dos Estados Unidos, por volta de 1922. 
 
O ensaio de dureza Rockwell baseia-se na profundidade da impressão 
causada por um penetrador numa amostra de superfície plana, com 
acabamento adequado e limpa. O penetrador pode ser um cone de diamante 
com conicidade 120 ou uma esfera de aço temperado. Pode ser classificada 
como comum ou superficial, dependendo do penetrador, da carga e da pré-
carga aplicadas. 
 
A realização do ensaio consiste em: 
- comprimir o penetrador contra a superfície da amostra pela aplicação de 
uma força prévia (pré-carga), a fim de fixar bem o corpo de prova; 
- aplicar a força principal; 
- retirar a força principal para permitir a recuperação elástica do material; 
- ler o valor da dureza Rockwell, normalmente, indicado em relógio de 
medição. 
 
Existem várias escalas de dureza Rockwell, que dependem do penetrador e da 
carga aplicada, abrangendo toda a gama de materiais. Ao escolhermos o tipo 
de ensaio, devemos ter em consideração diversos fatores, tais como: material, 
tratamento térmico, espessura do material, área a ser ensaiada e presença de 
porosidades. 
 25 
 
Dureza Vickers 
 
O ensaio de dureza Vickers baseia-se no mesmo princípio do ensaio Brinell. O 
penetrador é uma pirâmide de diamante com base quadrada e ângulo de 136. 
 
O valor da dureza Vickers é dado pela expressão: 
 
2
854,1
d
F
S
F
HV 
 
 
onde: 
 
HV = dureza Vickers 
F = força de impressão em kgf 
S = superfície da impressão em mm2 
d = média aritmética das diagonais d1 e d2 da impressão, em mm 
 
O ensaio de dureza Vickers é aplicado a toda gama de durezas encontradas 
nos diversos materiais e apresenta grande precisão de medida, porém, é mais 
demorado e exige uma preparação cuidadosa do material a ser ensaiado para 
tornar nítida a impressão. Não é utilizado em ensaios de rotina industrial sendo, 
muitas vezes, reservado para laboratórios de pesquisa. 
 
Quando se deseja uma impressão microscópica no material como, por 
exemplo, se determinar a dureza de um constituinte micrográfico, realiza-se o 
ensaio de microdureza. 
 
Conversão de dureza 
 
Existem expressões matemáticas, tabelas e gráficos que relacionam entre si as 
diferentes escalas de dureza. 
Entretanto, estas relações não são precisas. 
 
 
5.2 Ensaio de tração 
 
O ensaio de tração consiste em aplicar num corpo de prova uma força axial 
crescente que tende a esticá-lo ou alongá-lo até a sua ruptura. 
 
A resistência à tração ou limite de resistência à tração de um material é a 
tensão correspondente ao quociente entre a força máxima aplicada nele e a 
área da seção transversal do corpo de prova, conforme a expressão: 
 
Si
CM
LR 
 
 
Onde: 
LR = Limite de resistência 
CM = Carga máxima 
 26 
Si = Área da seção transversal reta da parte útil do corpo de prova antes da 
aplicação da carga 
 
A determinação da carga máxima aplicada a um corpo de prova é feita através 
do ensaio de tração. 
 
As máquinas utilizadas para a aplicação da força axial no corpo de prova, 
chamadas máquinas de tração, permitem traçar um gráfico relacionando a 
carga aplicada e a deformação sofrida pelo corpo de prova. Um gráfico típico é 
o da figura abaixo. 
 
 
Fig. 17 – Esboço da curva obtida no ensaio de tração 
 
A curva do gráfico, no caso dos aços carbono, apresenta uma parte retilínea 
OA, uma sinuosidade próxima do ponto A e uma parte não retilínea AC. 
 
Para qualquer ponto da parte OA, ao interromper a aplicação da carga e 
fazendo-se o descarregamento, a deformação residual do corpo de prova é 
nula. Diz-se que o trecho OA corresponde à zona elástica do material. 
Enquanto o material encontra-se na zona elástica, a deformação do corpo de 
prova é proporcional à força aplicada. 
 
Para qualquer ponto da parte AC, ao interromper a aplicação da carga, o corpo 
de prova terá uma deformação residual ou permanente. Diz-se que o trecho AC 
corresponde à zona plástica do material. 
 
O início da plasticidade de um material é verificado pelo fenômeno do 
escoamento. O escoamento é um tipo de transição heterogênea e localizada, 
caracterizado por um aumento relativamente grande da deformação com 
ε 
σ 
σB 
B 
 C 
A 
Zona elástica 
Zona Plástica 
Deformação 
T
e
n
s
ã
o
 
Início do processo de ruptura 
Ruptura total 
O 
 27 
pequena variação na carga. Após o escoamento, o metal encontra-se 
encruado, isto é, há endurecimento por deformação a frio. 
 
Algumas ligas não estão sujeitas a este fenômeno nítido, ou seja, em ligas não 
dúcteis, como o ferro fundido. 
 
Durante a realização de um ensaio de tração, o escoamento nítido é 
caracterizado por uma oscilação ou parada do ponteiro da máquina. Em 
escoamento não nítido, ou seja, em ligas não dúcteis o escoamento ocorre tão 
ligeiramente que a sensibilidade da máquina não permite o seu registro com 
precisão. 
 
O limite de escoamento é calculado pela expressão: 
 
Si
CE
LE 
 
 
Onde: 
LE = Limite de escoamento 
CE = Carga no ponto onde se inicia o escoamento 
Si = Área da seção transversal reta da parte útil do corpo de prova antes da 
aplicação da carga 
 
Quando o escoamento não é nítido, utiliza-se o limite convencional de 
escoamento. Usa-se um aparelho chamado extensômetro para medir a 
variação no comprimento do corpo de prova. O valor de deformação plástica 
convencional normalmente é 0,2 %. 
 
Na TKF foi estabelecido o uso do limite de proporcionalidade, que é a tensão 
para a qual a curva tensão deformação se desvia da linearidade, para o cálculo 
do limite de escoamento. 
 
Ao ser tracionado, o corpo de prova alonga-se. O alongamento após a ruptura 
do corpo de prova é definido pela expressão: 
 
100x
L
LL
A
f
if






 

 
 
A = Alongamento 
Li = Comprimento entre marcas antes da aplicação da carga 
Lf = Comprimento entre marcas após a ruptura do corpo de prova 
 
A distância Li entre marcas é especificada por normas técnicas. 
 
Após ser atingida a carga máxima durante o ensaio de tração, ocorre uma 
redução na seção transversal do corpo de prova na região onde ocorre a 
ruptura. A estricção é a diferença entre a seção inicial (Si) e a seção final (Sf) 
do corpo de prova, expresso em percentagem da seção inicial. 
 
 28 
100x
S
SS
E
i
fi







 

 
 
onde: 
E = Estricção 
Si = Área da seção transversal reta da parte útil do corpo de prova antes da 
aplicação da carga 
Sf = Área da seção transversal reta da parte útil do corpo de prova após a 
ruptura 
 
Tanto o alongamento quanto a estricção permitem avaliar a ductilidade dos 
materiais. 
 
 
 
6.0 Tratamento térmico 
 
Tratamento térmico é o conjunto de operações de aquecimento, encharque e 
resfriamento com parâmetros definidos visando a obtenção da microestrutura e 
consequentemente das propriedades mecânicas. Através de ciclos de 
aquecimento e resfriamento há mudanças microscópicas na estrutura do 
material visando maximizar suas propriedades para aplicação futura. 
 
Os parâmetros normalmente controláveis nos tratamentos térmicos são: 
velocidade de aquecimento, tempo de encharque e velocidade de resfriamento. 
 
Os ferros fundidos podem ser submetidos a diversos tratamentos térmicos 
tendo como objetivo principal o atendimento das especificações, tanto no que 
se refere as propriedades mecânicas como a microestrutura. 
 
Na TKF os tratamentos térmicos efetuados são: alívio de tensões, recozimento 
e normalização. 
 
Na definição dos ciclos (tempos e temperaturas) de cada tratamento executado 
deve-se considerar a influência da composição química, presença de 
elementos de liga, a microestrutura existente assim como a geometria da peça. 
 
 
6.1 Alívio de tensões 
 
É efetuado para se minimizar as tensões surgidas no material, decorrentes da 
solidificação. 
 
Com este tratamento não ocorrem modificações sensíveis tanto na 
microestrutura como das propriedades mecânicas, visto que se utilizam 
temperaturas abaixo de 700º C. Na TKF usamos a temperatura de 550º C. 
 
O tempo de manutenção depende principalmente do grau de alívio que se 
deseja, da temperatura utilizada e da espessura da peça. Quanto maior a 
 29 
temperatura, menor é o tempo necessário para se conseguir um determinado 
alívio. 
 
A velocidade de resfriamento influenciará no ressurgimento de tensões na 
peça. A complexidade geométrica da peça é o fator preponderante para a 
escolha da velocidade de resfriamento indicada. Na TKF o resfriamento é feito 
a 50 ºC por hora até atingir 250 ºC após, resfria-se a peça ao ar. 
 
 
6.2 Recozimento 
 
É efetuado quando se deseja obter uma matriz predominantemente ferrítica, 
promovendo também a dissolução de carbonetos porventura existentes, 
tornando maior a usinabilidade. 
 
Normalmente são empregados dois diferentes ciclos de recozimento: 
 
- Recozimento subcrítico – consiste no aquecimento até 710 ºC por tempos que 
podem variar em função da espessura da peça. 
 
- Recozimento pleno – aquece-se a 900 ºC sendo esta temperatura mantida 
por um tempo até a completa austenitização do material, seguido de um 
resfriamento até 680 ºC com uma velocidade de 40 ºC por hora, mantendo-se 
esta temperatura por trinta minutos. Após resfria-se a peça ao ar livre. 
 
No recozimento sub-crítico é menor a tendência a empenamento da peça uma 
vez que a temperatura atingida é menor. 
Normalmente o recozimento pleno é usado quando a estrutura apresenta 
grande quantidade de carbonetos e/ou áreas coquilhadas. 
 
 
6.3 Normalização 
 
Tem por objetivo melhorar as propriedades mecânicas e/ou obter uma peça 
mais homogênea quanto a estrutura da matriz metálica. 
 
Nos ferros cinzentos consiste no aquecimento desses materiais a temperatura 
de 950 ºC, permanência nesta temperatura por um tempo que pode variar de 
30 minutos a 2 h e 30 minutos, seguido de resfriamento ao ar livre ou forçado. 
 
Normalmente, nos cinzentos não ligados, as propriedades mecânicas de 
resistência diminuem com o tratamento de normalização devido principalmente 
a formação de ferrita e aumento da quantidade de grafita. 
 
Nos ferros nodulares o tratamento consiste no aquecimento a 900 ºC, 
encharque a esta temperatura durante 2 horas e 30 minutos e a retirada 
podendo variar entre 700 e 860 ºC, resfriando-se posteriormente ao ar. 
Em geral este tratamento aumenta a resistência dos fºfº nodulares. 
 30 
7.0 Referências bibliográficas 
 
- FONSECA, Marco Túlio da. METALURGIA BÁSICA. CETEC Itaúna 2004. 
- CHIAVERINI, Vicente. AÇOS E FERROS FUNDIDOS. ABM 1987. 
- GARCIA, Amauri; SPIM, Jaime Alvares & SANTOS, Carlos Alexandre dos. 
ENSAIOS DOS MATERIAIS. LTC Editora, 2000. 
- GANIVET, Marcel. INICIAÇÃO À FUNDIÇÃO. CETEC Itaúna 2004. 
- FONSECA, Marco Túlio da. METALURGIA DOS FERROS FUNDIDOS 
CINZENTOS. CETEC Itaúna 2003. 
- BRANCO, Castelo. METALURGIA DOS FERROS FUNDIDOS 
CINZENTOS E NODULARES. 1997. 
- FONSECA, Marco Túlio da & ABREU, Alírio Gerson da Silva. 
ALIMENTAÇÃO E ENCHIMENTO DE PEÇAS FUNDIDAS VAZADAS EM 
MOLDES DE AREIA. CETEC Itaúna 2003.