Ferros Fundidos

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10 - Ferros Fundidos 
10.1 - Introdução 
 
Como já foi discutido no capítulo 2, o 
limite entre aços e ferros fundidos é o teor 
de 2,07% de C. Portanto, os ferros fundidos 
são ligas que contém teores de C acima de 
2,07%, com ainda presença significativa de 
Si, Mn, P e S. É claro que existem também 
as adições de elementos de liga, no entanto 
isto será abordado em itens subsequentes. 
No âmbito dos ferros fundidos tem-se 
a necessidade de se considerar tanto o dia-
grama meta-estável como o diagrama está-
vel. As variações microestruturais decorren-
tes de um ou de outro diagrama possuem 
suas aplicações práticas específicas em ter-
mos de propriedades. Por exemplo, a solidi-
ficação metaestável, que resulta em cementi-
ta, possui aplicações em componentes que 
devem resistir a condições abrasivas. Já a 
solidificação estável, com a formação de 
grafita lamelar tem suas aplicações em con-
dições onde a condutividade térmica é im-
portante. 
Dentro dos ferros fundidos comuns, 
pode-se observar tanto variações de matriz 
microestrutural como nos aços, ou seja, pre-
sença de ferrita, de perlita, de ambas ou ain-
da a presença de microestrutura decorrente 
de tratamentos térmicos como martensita e 
bainita, assim como também da morfologia 
e tipo da grafita, como por exemplo grafita 
lamelar (cinzentos), vermicular ou grafita 
esferoidal (nodular). 
O processo de solidificação dos ferros 
fundidos pode se processar de três maneiras 
distintas. 
A primeira delas é a solidificação se-
gundo o diagrama estável. Desta forma ha-
verá formação de microestrutura ferrítica ou 
perlitica dependendo da classe do material e 
a formação de grafita, que pode ser lamelar, 
vermicular ou nodular. 
A Segunda maneira, é aquela em que o 
ferro fundido solidifica segundo o diagrama 
metaestável (diagrama em linhas cheias da 
figura 10.1.1. Neste caso, ocorre a formação 
de microestrutura ledeburítica e cementita, 
sem a presença de grafita. 
A outra ocorrência é a situação em que 
ocorre uma solidificação mista, onde parte 
segue o diagrama estável e parte o diagrama 
metaestável, gerando uma microestrutura 
chamada mesclada, com presença de ledebu-
rita, ferrita e/ou perlita e grafita. 
A figura abaixo mostra o diagrama Fe-
C, delineando o diagrama estável e o meta-
estável. 
 
 
Fig. 10.1.1 – Diagrama Fe-C. Linhas tracejadas 
definem o diagrama estável e as linhas cheias o 
diagrama metaestável. 
 
A figura 10.1.2 mostra esquematica-
mente as três rotas de solidificação possí-
veis. 
A solidificação irá seguir o diagrama 
estável ou o metaestável, dependendo de 
alguns fatores como: 
- Taxa de solidificação – Quanto maior a 
taxa de solidificação, maior a tendência 
à formação de ledeburita, com a solidifi-
cação segundo o diagrama metaestável. 
- Composição química – Alguns elemen-
tos propiciam a formação de ledeburita, 
ou seja a solidificação segundo o dia-
grama metaestável, como por exemplo o 
Cr, que aproxima as linhas do diagrama 
estável e do metaestável. Outros elemen-
tos, como o Si, afastam estas linhas e 
 106
propiciando a solidificação segundo o diagrama estável.
10.2 – Classificação dos Ferros Fundidos 
A classificação dos ferros fundidos 
pode ser feita, a nível geral, conforme a sua 
solidificação tenha ocorrido segundo o dia-
grama estável ou metaestável. Nesta classi-
ficação há três tipos de ferros fundidos, que 
são: 
1) Ferros fundidos brancos – Solidificados 
segundo o diagrama metaestável e apli-
cados em solicitações de resistência ao 
desgaste; 
2) Ferros fundidos grafíticos – Solidifica-
dos segundo o diagrama estável e com 
aplicação dependente da morfologia da 
grafita. Os de grafita lamelar (cinzentos) 
são aplicados onde se necessita conduti-
vidade térmica e amortecimento de vi-
brações e baixos esforços enquanto que 
os de grafita esferoidal são aplicados em 
componentes de maior solicitação; 
3) Ferros fundidos mesclados – Solidifica-
dos parte pelo diagrama estável e parte 
pelo metaestável. Não possuem aplica-
ções comerciais ou industriais. 
 
A figura 10.2.1 mostra a microestrutu-
ra típica de ferros fundidos brancos (ledebu-
rita) e de ferros fundidos grafíticos. 
 
 (a) 
 
 (b) 
Fig. 10.2.1 – Em (a) observa-se uma microestru-
tura típica de ferro branco – ledeburita – e em 
(b) um ferro fundido grafítico – cinzento. 
 
Em uma classificação mais específica, 
os ferro brancos podem ser classificados 
como coquilhados, onde sua obtenção sub-
entende uma elevada taxa de resfriamento e 
os ligados ao cromo e níquel, onde a obten-
ção da microestrutura esta vinculada aos 
elementos de liga. A figura 10.2.2 mostra a 
microestrutura de um ferro fundido branco 
alto cromo. A microesturura consiste de 
agulhões de cementita em uma matriz de 
martensita com carbonetos secundários pre-
cipitados. 
 
Fig. 10.2.2 – Microestrutura típica de um ferro 
fundido branco de alto teor de cromo. 
 
No caso dos ferros fundidos grafíticos, 
a classificação mais específica esta relacio-
nada a morfologia da grafita. Neste caso, os 
ferros fundidos são: Ferros fundidos cinzen-
tos (grafita lamelar); ferros fundidos vermi-
culares (grafitas em forma de vermes) e fer-
ros fundidos nodulares (grafitas esferoidais). 
A figura 10.2.3 mostra a microestrutu-
ra típica de um ferro fundido cinzento e de 
um nodular. 
 
 (a) 
 
 (b) 
 107
Fig. 10.2.2 – Classificação segundo a morfolo-
gia da grafita. Em (a) ferro fundido cinzento 
(grafita lamelar) e em (b) ferro fundido nodular 
(grafita esferoidal). 
A classificação refinada dos ferros 
fundidos está relacionada a matriz da micro-
estrutura, que quanto maior o teor de perlita, 
maior a resistência a tração alcançada. 
Assim, os ferros fundidos cinzentos e 
os nodulares são classificados conforme seu 
limite de resistência. A tabela 10.2.1 mostra 
esta classificação dos ferros cinzentos. 
Tabela 10.2.1 – Classificação dos ferro fundidos 
cinzentos. 
 
 
 
 
A tabela 10.2.2 mostra a classificação 
dos ferros fundidos nodulares. 
 
 
 
Tabela 10.2.2 – Classificação dos ferro fundidos 
nodulares. 
 
 
 
Observa-se que quanto maior a classe 
do ferro fundido, maior a quantidade de ma-
triz perlítica. 
Um conceito importante nos ferros fu-
didos é o conceito de carbono equivalente, 
que descreve a influência de elementos co-
mo Si e P no ponto eutético do diagrama 
ferro carbono. A definição de ferros fundi-
dos hipo-eutéticos, eutéticos e hiper-
eutéticos é baseada não no teor de carbono, 
mas sim no carbono equivalente que se cal-
cula pela formula abaixo. 
%CE = %C + 1/3(%Si + % P) 
 
Quanto menor o carbono equivalente, 
maior a classe do material e menores são a 
quantidade e o tamanho das grafitas. 
 
 
10.3 Ferros Fundidos Brancos. 
 Os ferros fundidos brancos, confor-
me já citado, podem ser fabricados de duas 
formas básicas. A primeira delas é a que 
consiste em buscar uma elevada taxa de res-
friamento forçando a solidificação segundo 
o diagrama metaestável. Nestes casos é típi-
co buscar pequenos ajustes de composição 
química que venham a favorecer a formação 
de coquilhamento, como por exemplo baixar 
os teores de C e Si e se for o caso adicionar 
baixos teores de elementos coquilhantes. 
Uma segunda maneira de produzir ferro 
branco é atuar intensivamente na composi-
ção química do material, fabricando os fer-
ros fundidos branco de alto cromo. 
 No primeiro caso, os ferros fundidos 
são chamados de coquilhados. Nestes casos, 
em peças de grandes espessuras não se ob-
tém ferro branco em toda a seção da peça, 
mas sim na superfície e em locais onde ser 
queira gerar uma microestrutura resistente 
ao desgaste. São obstidas camadasendure-
cidas através da produção ferro branco na 
superfície das peças. 
 As propriedades dos ferros fundidos 
brancos são: elevada dureza e resistência ao 
desgaste e são de difícil usinagem. 
 Para o controle da velocidade de 
resfriamento, são empregadas as chamadas 
 108
coquilhas, que são moldes ou partes do mol-
de metálicos, promovendo alta extração de 
calor e consequentemente propiciando a 
solidificação metaestável. 
 Devido às taxas de resfriamento ele-
vadas e em muitos casos localizadamente, 
gera-se um elevado nível de tensões residu-
ais nas peças. Desta forma, normalmente se 
realizam tratamentos térmicos de alívio de 
tensões, uniformizando-se também a estrutu-
ra dendrítica típica de peças fundidas. 
 Como citado anteriormente, elemen-
tos como Cr, Mo e Ni são empregados para 
regular a profundidade de coquilhamento. A 
figura 10.3.1 mostra uma microestrutura 
típica de ferro branco coquilhado, sem ele-
mentos de liga presentes. 
 
 
Fig. 10.3.1 – Microestrutura típica de ferro fun-
dido branco coquilhado, sem elementos de liga. 
 
 Nota-se o pronunciado crescimento 
dendrítico preferencial que é típico nestes 
materiais pelo fato de que a solidificação é 
forçada em uma direção. A microestrutura 
consiste de agulhões de cementita e perlita 
grossa com ferrita. 
 O maior interesse nos ferros fundidos 
brancos, no entanto, está nos ferros de alta 
liga ao Cr, Ni e Mo. Estes são chamados de 
ferros fundidos brancos alta liga. 
 Estes são materiais desenvolvidos 
para aplicações de elevada solicitação em 
desgaste abrasivo e por impacto, associados 
com temperaturas elevadas. 
A tabela 10.3.1 mostra as composi-
ções e as propriedades mecânicas desta clas-
se de materiais designados pela norma 
ASTM A 532. 
A figura 10.3.2 mostra uma microes-
trutura típica de um ferro fundido de alta 
liga, contendo 2,6% de carbono total, 1,5% 
de Si, 1.1% de Mn, 14,3% de Cr e 3,0% Mo. 
Aquecido entre 1040 e 1060o C e resfriados 
ao ar. A estrutura é composta de carbonetos 
eutéticos M7C3 em, matriz de martensita 
com finos carbonetos M3C dispersos. 
 
 
Fig. 10.3.2 – Microestrutura típica de ferro fun-
dido de alta liga, contendo Cr e Mo. 
 
 Nesta classe de materiais estão inclu-
ídos os ferros fundidos conhecido como Ni-
Hard, que são ligados ao Ni e possuem ele-
vada dureza. A microestrutura destes mate-
riais consiste em austenita com martensita 
em uma matriz de carbonetos M3C. A mor-
fologia contendo pontilhado em um fundo 
branco (figura 10.3.3 – a) é tipicamente de 
ledeburita. 
 
 
 (a) 
 109
 
 (b) 
Fig. 10.3.3 – Microestrutura típica de ferro fun-
dido ligado ao Ni, Ni-Hard. 
Tabela 10.3.1 – Composição química e propriedades mecânicas dos ferros fundidos de alta liga. Classifi-
cação segundo ASTM A 532. 
 
 
 
 Como pode ser observado na tabela 
acima, de cima para baixo, os teores de ele-
mentos de liga vai aumentando. Para a clas-
se I, os elementos de liga são Ni e Cr que 
vão subindo de cima para baixo. Na classe 
II, o elemento de liga principal é o cromo e 
o Mo, sendo que o teor de Cr aumenta tam-
bém de cima para baixo até chegar na classe 
III onde se tem 25% de Cr. Em princípio, a 
aplicação destes materiais está ligada a um 
compromisso entre elevada resistência ao 
desgaste com tenacidade e a temperaturas 
elevadas. Assim, os materiais da classe I, em 
cima da tabela, possuem melhores tenacida-
des que os materiais a baixo na tabela, no 
entanto, as maiores resistências ao desgaste 
em maiores temperaturas estão nas classes II 
e III. 
 
 
10.4 - Ferros Fundidos Cinzentos 
Os ferros fundidos cinzentos são ca-
racterizados, conforme citado, pela presença 
de grafita na forma lamelar interligada, que 
pode estar envolta de uma matriz ferrítica, 
perlítica ou ferrítico-perlítica. São pouco 
usuais e não comuns a presença de martensi-
ta ou bainita nestes materiais, no entanto 
para casos específicos, tais matrizes podem 
estar presentes. 
A classificação da grafita é feita quan-
to a forma, ao tamanho e ao tipo. No caso 
dos ferros fundidos cinzentos, a forma da 
grafita é lamelar sendo que o tamanho pode 
ser classificado conforme padrão mostrado 
na figura abaixo, onde o tamanho da grafita 
vai de 1 a 8. Desta forma, compara-se a me-
talografia sem ataque em 100x de ampliação 
com este quadro. 
O tipo das grafitas também é classifi-
cado através de um padrão em 100x de am-
pliação onde se classifica de A até E, con-
forme descrito abaixo: 
- Tipo A - Lamelas finas e uniformes distri-
buídas ao acaso; 
- Tipo B - Conhecida como tipo roseta, sen-
do o centro do esqueleto formado por grafita 
fina e as bordas de grafita grosseira; 
 110
- Tipo C - Conhecida como grafita primária, 
veios grandes, típica de ferros fundidos hi-
pereutéticos; 
- Tipo D - Grafita fina e interdendrítica com 
distribuição ao acaso, típica de solidificação 
com elevado superesfriamento; 
- Tipo E - Veios finos e interdendríticos com 
orientação definida, típica de ferros fundidos 
de baixo carbono equivalente e cuja solidifi-
cação ocorreu com elevado superesfriamen-
to, ou com a formação de grande quantidade 
de dendrítas de austenita próeutética. 
As figuras 10.4.1 caracterizam o ta-
manho das grafitas e a 10.4.2 a classificação 
quanto ao tipo de grafita. 
 
 
Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E 
 
Fig. 10.4.1 – Classificação quanto ao tipo de grafita lamelar, segundo norma ASTM 247 
 
 
Fig. 10.4.2 - Classificação quanto ao tamanho 
das lamelas de grafita, segundo norma ASTM 
A247. 
 
O aumento da classe nos ferros fundi-
dos cinzentos é alcançado com a obtenção 
de microestrutura perlítica através da adição 
de elementos perlitizantes como Cu ou Sn 
com a busca de tipo de grafita ASTM A e de 
tamanho pequeno. 
A produção dos ferros fundidos cin-
zentos pode ser feita em fornos do tipo cubi-
lô com aquecimento através de coque, for-
nos a óleo ou fornos a indução. A carga do 
forno é composta de ferro gusa, sucata de 
aço e retorno, que são os canais e massalotes 
de ferro fundido cinzento além dos ferros 
ligas necessários. 
No caso da produção de ferros fundi-
dos de maior classe, se faz a adição de Cu 
ou Sn na panela de vazamento, ou no pró-
prio forno, sendo que praticamente não exis-
tem perdas por queima. 
A obtenção grafita refinada está asso-
ciada à etapa de inoculação, que é realizada 
momentos antes do vazamento no molde. A 
inoculação consiste na adição de um granu-
lado de ferro-silício 75% no jato do metal 
que enche a panela. Este granulado propicia, 
entre outras coisas, a nucleação heterogênea, 
promovendo uma fina dispersão no seio do 
líquido, refinando as células eutéticas e as 
grafitas. Os inoculantes comerciais possuem 
ainda a adição de teores de Ca e Al que pro-
duzem óxidos estáveis e finos e propiciam 
uma elevada taxa de nucleação. 
Um aspecto importante nos ferros 
fundidos cinzentos é a chamada altura de 
coquilhamento, que é medida através do 
 111
vazamento de uma cunha com o metal que 
se irá vazar os moldes. Com a solidificação 
metaestável esta relacionada a taxa de soli-
dificação, em espessuras finas espera-se que 
ocorra a formação de ferro branco. Através 
do teste da cunha, determina-se de forma 
fácil e rápida a espessura limite para a for-
mação de ferro fundido cinzento sem coqui-
lhamento. 
Na seção transversal da cunha, obser-
va-se a formação de três regiões distintas 
que correspondem aos três tipos de materiais 
obtidos, ou seja: Ferro branco – coquilhado- 
, ferro mesclado - branco com cinzento – e 
ferro cinzento. A espessura de coquilhamen-
to é determinada medindo-se a cunha con-
forme mostrado na figura 10.4.3.Fig. 10.4.3 – Esquema da seção transversal do 
teste da cunha. 
 
A espessura de coquilhamento é me-
dida ao final da altura onde se observa ferro 
branco. 
Esta espessura é o limite de espessura 
que o fundido pode ter para que este tenha 
uma microestrutura de ferro cinzento. 
Logicamente, esta altura pode ser mi-
nimizada através de algumas ações. A 
inoculação diminui esta altura de 
coquilhamento. O controle da temperatura 
também age sobre a altura de 
coquilhamento. Temperaturas de vazamento 
muito baixas aumentam a altura de 
coquilhamento. Elementos como Cr, V e Mo 
aumentam a altura de coquilhamento 
enquanto o Si, C e P diminuem. A figura abaixo mostra a influência de 
diversos elementos na altura de coquilha-
mento. No eixo das abscissas lê-se a o teor 
do elemente de liga em questão e nas orde-
nadas a profundidade de coquilhamento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 10.3.4 – Influência dos elementos de liga na 
altura de coquilhamento de ferros fundidos cin-
zentos 
Na busca de classes superiores com a 
adição de Cu ou Sn para perlitização, deve-
se considerar que no caso de peças finas, 
preferencialmente usa-se Cu, pois o estanho 
é um elemento coquilhante na solidificação. 
No caso de peças espessas, a taxa de solidi-
ficação não é crítica e pode-se optar pela 
adição de estanho. 
No caso das aplicações, os ferros da 
classe FC10 e FC15 apresentam excelentes 
fusibilidade e usinabilidade, e são indicados 
para aplicação em bases de máquinas, carca-
ças metálicas etc. 
Já os da classe FC 20 e 25 são aplica-
dos em componentes estruturais de máqui-
nas operatrizes, tais como barramentos ca-
beçotes mesas e outros. 
As classes FC 30 e FC 35, pela sua 
maior resistência, são empregadas e, engre-
nagens, vira-brequins, bases pesadas e colu-
nas de máquinas, buchas grandes e blocos 
de motor. 
A classe FC 40, possui liga com ele-
mentos como cromo, níquel e molibdênio, e 
como possuem forte tendência ao coquilha-
mento, são empregados em peças de espes-
sura média a grande. 
 
 
Ferro Branco Coquilhado 
Ferro Mesclado Branco e cinzento 
Ferro Cinzento 
 112
10.5 – Ferros Fundidos Nodulares 
 
A obtenção de ferro fundido com gra-
fita esferoidal segue em princípio os mes-
mos caminhos da produção de ferros fundi-
dos cinzentos, foram alguns detalhes. 
Para se chegar a morfologia esférica 
ou quase esférica dos nodulares, antes da 
etapa de inoculação com ligas de Fe-Si75, 
realiza-se um tratamento intermediário com 
uma liga de Fe-Si-Mg, contendo teores de 
Mg que podem variar de 4 a 8% nominal-
mente. O elemento responsável pela mudan-
ça da morfologia da grafita é o Mg, que atua 
na energia livre de crescimento dos cristais 
de grafita, alterando o plano preferencial de 
crescimento. Várias teorias discutem o me-
canismo fenomenológico para a mudança no 
crescimento da grafita, no entanto não cabe 
aquí entrar nestes detalhes. 
Em termos de processo, o tratamento 
de nodularização é realizado em uma panela 
intermediária entre o forno e a panela de 
vazamento. A figura 10.5.1 mostra esquema-
ticamente a panela de tratamento de nodula-
rização. 
 
 
Fig. 10.5.1 – Esquema de uma panela de nodula-
rização do tipo tampa intermediária. 
 
No desenho acima se observa alguns 
detalhes importantes para o bom rendimento 
do processo de nodularização. 
O primeiro está relacionado com a e-
xistência da tampa. O processo denominado 
simples transferência, não possui a tampa 
com a bacia e o canal de descida acima. 
Consequentemente, o rendimento de Mg é 
inferior, queimando muito durante o trata-
mento. Com a tampa, o rendimento de Mg 
sobe para valores da ordem de 70 a 80%, 
gerando economia de processo. A forma da 
tampa premia uma bacia para vazamento do 
metal do forno e o canal de descida, que 
deve estar do lado oposto a câmara onde é 
colocada a liga nodularizante. 
A câmara para a liga nodularizante, 
oposta ao canal de descida, acomoda a liga 
momentos antes do vazamento. Com a posi-
ção oposta ao canal de descida e com uma 
cobertura de chapas finas de aço ou limalha 
de ferro fundido colocada sobre a liga nodu-
larizante, busca-se retardar o início da rea-
ção de nodularização, formando uma coluna 
de metal líquido no interior da panela, o que 
melhora o rendimento de Mg. 
No caso dos ferros fundidos cinzentos, 
a grafita é interconectada, o que promove 
uma solidificação celular concorrente e si-
multânea. No caso dos nodulares, os nódu-
los de grafita são independentes e formam 
isoladamente uma célula eutética. Desta 
forma os problemas de microsegregações 
intercelulares são mais críticos nos nodula-
res que nos cinzentos, fazendo com que a 
etapa de inoculação após o tratamento de 
nodularização seja mais importante do que 
nos cinzentos. Um exemplo disso são os 
teores de inoculantes utilizados em ambos 
os casos. Para a produção de Ferros fundi-
dos cinzentos, adiciona-se de 0,3 a 0,4% de 
inoculante enquanto que para os nodulares 
estes teores são de 0,6%. 
Assim como os cinzentsos, os nodula-
res são caracterizados pelo tamanho e forma 
dos nódulos de grafita. Os parâmetros de 
qualidade definem três exigências em ter-
mos de nódulos que são: 
- Número de nódulos por unidade de área: 
Este número está ligado ao número de 
células eutéticas geradas na solidifica-
ção. Os fatores de processo que afetam a 
quantidade de nódulos são a temperatura 
de vazamento, taxa de solidificação (es-
pessura do fundido) e inoculação. Ele-
vadas temperaturas de vazamento dimi-
nuem o número de nódulos enquanto 
que maiores taxas de solidificação e efi-
 113
cientes inoculações tendem a aumentar 
este número; 
- Grau de nodularidade: Representa o 
quanto os nódulos estão esféricos. Os 
critérios de qualidade determinam que 
este valor deve ser o maior possível, 
sendo aceitável até valores de 85% de 
nodularidade. No entanto, o valor limite 
em muitos casos é definido pelos usuá-
rios segundo as exigências de projeto e 
solicitações. A taxa de solidificação (es-
pessura do fundido) e o teor de Mg atu-
am neste parâmetro. Solidificações mais 
lentas tendem a prejudicar a forma do 
nódulo, assim como teores abaixo de 
0,30% de Mg e teores acima de 0,6% de 
Mg; 
- Tamanho de nódulos: O tamanho de 
nódulos está ligado ao número de nódu-
los. Um elevado número de nódulos 
normalmente leva a tamanhos menores, 
apesar de não ser uma regra geral. Taxa 
de solidificação (espessura do fundido), 
inoculação e composição química atuam 
no tamanho dos nódulos. Elevados teo-
res de C e Si tendem a formar nódulos 
maiores, assim como taxas de solidifica-
ção mais lentas (peças grossas). Inocula-
ções eficientes geram menores nódulos. 
 
A figura 10.5.2 mostra esquematica-
mente a morfologia da grafita, representan-
do o grau de nodularidade, abaixo mostran-
do a tabela com a definição das morfologias 
e a correlação com as normas ASTM e ISO 
que definem o tiopo de grafita. 
 
 
 
 114
 
Fig. 10.5.2 – Classificação do tipo de grafita quanto a sua morfologia. 
 
 A matéria prima para a produção de 
nodular é diferente em sua composição quí-
mica daquela para cinzentos. Normalmente, 
os teores de S e P são inferiores. O enxôfre 
tem forte afinidade pelo Mg para formar 
sulfeto de magnésio (MgS), consumindo o 
Mg necessário para a nodularização. Em 
função disso, procura-se manter o teor de S 
baixo na matéria prima. O P atua como fra-
gilizante das ligas de nodular, prejudicando 
a tenacidade do material, e também procura-
se mantê-lo em teores baixos. 
Quanto a microestrutura da matriz, 
as classes mostradas na tabela 10.2.2, os 
nodulares de classe mais baixa, ou seja de 
menor limite de resistência e maior ductili-
dade, possuem matriz ferrítica. A medida 
que a classe aumenta, oteor de perlita vai 
aumentando, passando para matriz ferrítico 
perlítica, depois para perlítico-ferritica e 
chegando em matriz perlítica nas classe su-
periores. 
 
 115
 
Fig. 10.5.3 – Diferentes graus de nodularidade. 
 
 A figura 10.5.3 exemplifica diferen-
tes graus de nodularidade. 
 Conforme descrito acima, a matriz 
varia de acordo com a classe do nodular. 
Com o aumento da classe, o teor de perlita 
também aumenta. A perlita começa a surgir 
nas regiões intercelulares devido ao fato de 
que nestas regiões ocorrem segregações de 
elementos perlitizantes, como o Mn por e-
xemplo e também devido a distância destas 
regiões do nódulo, desfavorecendo a difusão 
do carbono para o mesmo. A medida que o 
teor de perlita aumenta, em classes de maior 
resistência, surge a típica estrutura denomi-
nada de “olho de boi”, caracterizada como 
uma matriz predominantemente perlítica e 
um anel ferrítico em torno do nódulo. A 
figura 10.5.4 mostra uma destas microestru-
turas. 
 
 
Fig. 10.5.4 – Microestrutura “olho de boi”, típi-
ca de ferros fundidos de maior resistência. 
 
 Com o desenvolvimento tecnológico 
destes materiais, e a grande versatilidade na 
obtenção de diferentes microestruturas via 
tratamentos térmicos, foram desenvolvidas 
uma classe especial deste material, com mi-
croestrutura de bainita, chamados os nocula-
res ADI – Austempered Ductile Iron. 
 Estes ferros fundidos possuem com-
posições químicas específicas, contendo 
elementos como Mo, Cu, Ni ou outros ele-
mentos, que balanceados, propiciam a for-
mação de bainita no tratamento de austêm-
pera. São materiais de elevada resistência 
aliada a excelente ductilidade. A figura 
10.5.5 mostra uma microestrutura típica 
destes materiais. 
 
Fig. 10.5.5 – Microestrutura típica de ferros 
fundidos austêmperados. (ADI). Bainita, auste-
nira retida e grafita. 
 
 Outro material decorrente dos desen-
volvimentos dos ferros fundidos são os fer-
ros fundidos de grafita compacta ou vermi-
culares. 
 Como já citado os cinzentos possuem 
a grafita na forma lamelar e totalmente in-
terconectada. A forma lamelar, formando 
acuidades nas pontas das grafitas interco-
nectadas, faz com que este material possua 
(c) 
50% 
(b) 
80% 
(a) 
99% 
 116
baixa resistência, pois as grafitas atuam co-
mo trincas no material. Em função disso os 
cinzentos não são utilizados em solicitações 
em que resistência, ductilidade e tenacidade 
são exigidas. No entanto, como a grafita 
possui alta condutividade térmica e amorte-
cimento de vibrações, e ainda, está interco-
nectata, estes materiais são empregados em 
blocos de motores de bases de máquinas por 
exemplo. 
 Já os nodulares, a grafita é esferoi-
dal, eliminando os problemas decorrentes 
das “trincas” do ferro cinzento, dando aos 
noculares, elevada resistência, ductilidade e 
tenacidade, podendo estes ser empregados 
em componentes de responsabiliade como 
gira-brequins, ganchos e outros componen-
tes. No entanto, este material possui baixa 
condutividade térmica e baixo amortecimen-
to de vibrações. 
 Na busca de um material que apre-
sentasse propriedades intermediárias entre 
os cinzentos e os nodulares, aliando as van-
tagens dos dois, desenvolveu-se os ferros de 
grafitas compacta, onde as grafitas não pos-
suem as acuidades dos cinzentos, logo re-
presentando “trincas arredondadas”, porém 
ainda interconectadas, dando condutividade 
e amortecimento de vibrações. 
 A figura 10.5.6, mostra uma micro-
grafia de um ferro fundido vermicular, mos-
trando a morfologia da grafita. Quanto as 
matrizes possíveis, seguem os mesmos crité-
rios dos nodulares ou cinzentos. 
 
 
Fig. 10.5.6 – Caracterização da morfologia da 
grafita nos ferros fundidos de grafita compacta 
(vermicular). Matriz de ferrita.