AULA 8 FERROS FUNDIDOS

Prévia do material em texto

DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
FOFO
FERROS FUNDIDOS
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
O ferro fundido (fofo)  material
fundido de maior consumo no país e
no mundo.
Apresenta atributos não encontrados
em nenhum outro material e também
é um dos metais mais baratos que se
dispõe.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
FERRO FUNDIDO CINZENTO
(Grafita Lamelar)
ABNT - NBR 6589 FC 150 FC 200 FC 250 FC 300
DIN 1691 GG 15 GG 20 GG 25 GG30
MATRIZ FERRÍTICA <--------------------> PERLÍTICA
PROPRIEDADES MECÂNICAS
RESIST.À TRAÇÃO Kgf/mm² 15 20 25 30
RESIST.À FLEXÃO Kgf/mm² 23 - 37 29 - 43 35 - 49 41 - 55
RESIST.À COMPRESSÃO Kgf/mm² 55 - 70 60 - 83 70 - 100 82 - 120
DUREZA BRINELL HB 30 140 - 190 170 - 210 180 - 210 200 - 260
MODULO DE ELASTICIDADE Kgf/mm² 8 - 10,5 9 - 11,5 10,5 - 12 11 - 14
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
FERRO FUNDIDO NODULAR 
( Grafita Esferoidal)
ABNT - NBR 6916 FE 42012 FE 50007 FE 60003 FE 70002
DIN 1693 GGG 40 GGG 50 GGG 60 GGG70
MATRIZ FERRÍTICA <------------------------> PERLÍTICA
PROPRIEDADES MECÂNICAS
RESIST.À TRAÇÃO Kgf/mm² 40 50 60 70
ALONGAMENTO % Min. 15 7 3 2
RESIST.À FLEXÃO Kgf/mm² 80 85 90 100
RESIST.À COMPRESSÃO Kgf/mm² 80 85 100 110
DUREZA BRINELL HB 30 135 - 185 170 - 220 200 - 250 235 - 285
MODULO DE ELASTICIDADE Kgf/mm² ---------------------de 16 a 18,5---------------------
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Tipos Limite de Resistência à Tração Mpa
FC-100 100
FC-150 150
FC-200 200
FC-250 250
FC-300 300
FC-400 400
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Vantagens:
• Baixo ponto de fusão
• Apresenta contração baixa
• Excelente usinabilidade
• Propriedades mecânicas bem definidas
Os ferros fundidos 
ligas de ferro, carbono
(2,1 a 4,0%) e silício (1 a 3%).
Ligas com mais de 4,0 a 4,5% de carbono, apresentam pouco ou nenhum
interesse comercial, devido à alta dureza e fragilidade que elas apresentam.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
O diagrama ferro-carbono se caracteriza por
três pontos principais:
Ponto peritético com 0,16% de carbono a 1493 0C;
Ponto eutético com 4,3% de carbono a 1147 0C;
Ponto eutetóide com 0,8% de carbono a 723 0C.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferros fundidos  ligas com mais de 2% de
carbono, porém considera-se que os ferros
fundidos comerciais não são ligas binárias ferro-
carbono, pois elas contêm teores relativamente
elevados de outros elementos, principalmente o
silício. Em geral os ferros fundidos são ligas
ternárias de ferro-carbono-silício.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ledeburita:
Constituinte eutético formado no resfriamento a partir
do equilíbrio das fases austenita de um lado e Fe3C
de outro. Continuando o resfriamento a temperatura
de 7230C, a austenita se transforma em perlita,
resultando em uma estrutura constituída de glóbulos
de perlita sobre um fundo de cementita.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Tipos de ferros fundidos
Ferro fundido branco
Característica: 
• Apresenta fratura de coloração branca
• Carbono combinado na forma de Fe3C
• Solidificação pelo diagrama metaestável
• Constituintes principais:
ledeburita, cementita e perlita.
• Elevada dureza
• Resistência ao desgaste
Por possuir baixo teor de silício não ocorre a grafitização.
Aplicações: equipamentos de manuseio de terra, mineração e moagem,
rodas de vagões, cilindros coquilhados, revestimentos de moinhos.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido branco hipoeutético com as dendritas
de perlita (em escuro), pontilhados de ledeburita e
áreas brancas de cementita. Ataque: nítrico. 100 X.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido cinzento
São os mais usados devido: 
• Excelente usinabilidade
• Baixo ponto de fusão
• Boa resistência mecânica
• Boa resistência ao desgaste
• Capacidade de amortecer vibrações
• Solidificação pelo diagrama estável (grafita e
austenita)
Estrutura do fofo cinzento  ferrita, perlita e grafita.
Apresenta fratura escura devido a grafita livre formando veios e uma pequena
parte se encontra combinada com o ferro na relação de 3 átomos de ferro para 1
átomo de carbono, formando o constituinte cementita.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Grafita  é muito mole e se apresenta na forma de
lamelas, formando superfícies de separação que farão
com que esta liga seja frágil, não apresentando
praticamente nenhuma ductilidade.
Silício  é o principal responsável pela formação da
grafita, por isso normalmente os ferros fundidos cinzentos
apresentam alto teor deste elemento.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
A grafita é o constituinte mais importante dos ferros
fundidos cinzentos e se forma quase que, exclusivamente,
durante a solidificação.
Sua morfologia (forma, tamanho e distribuição) e
quantidade são responsáveis pelas propriedades deste
material.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
A morfologia da grafite é normalmente classificada por diversas
normas, sendo a mais difundida a classificação da ASTM e DIN.
Os ferros fundidos cinzentos apresentam grafita na forma Iamelar
e que é classificada em 5 tipos.
Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D
Tipo E
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Carbono 2,50 a 4,00 % 
Silício 1,00 a 3,00% 
Manganês 0,20 a 1,00% 
Fósforo 0,02 a 1,00% 
Enxofre 0,02 a 0,25 % 
 
A composição química básica do
ferro fundido cinzento 
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
• Velocidade de resfriamento
Propriedades mecânicas
Função da estrutura 
do ferro fundido
• Composição química
• Inoculação
• Tratamentos térmicos
• Dimensões das peças
F
u
n
ç
ã
o
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Grafita
Perlita
Ferrita
Ferro Fundido FC300 fundido em 
areia – grafita tipo “A”. 500X
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Dendritas de 
ferrita
Grafita tipo 
“D” em matriz 
ferrítica.
Ferro fundido FC300 coquilhado 
e recozido. 100X
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro Fundido Maleável
Fofo Branco
Fofo Cinzento
Fragilidade
Baixatemperatura 
de fusão
Alta fluidez
Aço
Alta 
resistência 
mecânica
Elevada 
temperatura 
de fusão
Fofo Maleável
Baixa 
temperatura 
de fusão
Alta fluidez
Alta 
resistência 
mecânica
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido maleável de núcleo preto (Americano)
Características:
• Fratura escura
• Carbono totalmente combinado (bruto de fusão)
• Constituída basicamente por ferro, carbono e
silício
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido maleável de núcleo preto (Americano)
Apresenta na sua estrutura grafita compacta, ferrita e
perlita. Esta forma compacta da grafita permite uma
certa maleabilidade ao ferro fundido.
Tratamento térmico
em atmosfera neutra
Maleabilização
Decomposição 
da cementita
Ferrita
Carbono na forma de grafita 
compacta
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido maleável de núcleo preto, apresentando nódulos de
grafita formados pela decomposição da cementita na temperatura
de austenitização. Ataque: picrico. 200 X.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio AlmeidaCarbono 2,2 a 2,85 %
Silício 0,90 a 1,6%
Manganês 0,50% máximo
Fósforo 0,1% máximo
Enxofre 0,20 % máximo
Ferro fundido maleável núcleo preto composição típica
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Fundido maleável de núcleo branco (Europeu)
Características:
• Fratura com aspecto prateado claro
• Sua estrutura é composta de ferrita, perlita, podendo
apresentar grafita de recozimento (compacta) no núcleo
da peça.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido maleável de núcleo branco (Europeu)
Tratamento térmico em
atmosfera Oxidante
Descarbonetação
Decomposição 
da cementita
Ferrita
Oxidação do carbono
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido maleabilizado de núcleo branco apresentando zona de
transição entre a parte central e a região periférica. Observam-se
perlita, grafita e inclusões sobre um fundo de ferrita. Ataque: picrico.
160 X.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio AlmeidaCarbono 3,0 a 3,5 %
Silício 0,45 a 0,75%
Manganês 0,10 a 0,40%
Fósforo 0,1% máximo
Enxofre 0,20 % máximo
Ferro fundido maleável núcleo branco composição típica
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro Fundido Nodular
Maior resistência dentre os fofos  a grafita se apresenta
na forma de nódulos não interrompendo tanto a
continuidade da matriz quanto a grafita dos ferros
fundidos cinzentos. Este formato da grafita é obtida
através da adição de magnésio ou cério ao ferro liquido no
momento do vazamento.
Propriedades mecânicas melhores até que de alguns tipos
de aços ao carbono.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido nodular ferrítico. Ataque: nital. 100X
Nódulos de grafita.
Fundo de ferrita.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferro fundido nodular perliítico. Ataque: nital. 250X
Fundo de 
perlita.
Nódulos de grafita envolvidos pela ferrita.
Invólucro de 
ferrita.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
A ABNT classifica este tipo de ferro fundido nos seguintes
tipos: FE 42012
FE 50007
FE 60003
FE 70002
FE 80002
As letras FE indicam ferro grafita esferoidal (nódulos), os
três primeiros algarismos indicam a resistência a tração em
MPa e os dois últimos algarismos o alongamento em %.
Exemplo: FE 50007- Ferro esferoidal com 500 MPa de
resistência a tração e 7,0% de alongamento mínimo.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
A ABNT classifica este tipo de ferro fundido como:
FE
Ferro Grafita Esferoidal
Resistência à tração MPa
38017
Alongamento (%)
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Ferros Fundidos com grafita compacta –
Ferro Vermicular
Apresentam propriedades físicas e mecânicas
intermediárias entre os fofos cinzentos e nodulares.
São indicadas para aplicações que requeiram elevada
resistência mecânica, baixa condutibilidade térmica e
alta resistência à fadiga térmica.
.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Cinzento Vermicular Nodular
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Elementos químicos no ferro fundido exercem influência 
na microestrutura e nas propriedades dos ferros 
fundidos. 
Além dos elementos normais como C, Si, Mn, P e S, 
podem ser adicionados outros elementos aos ferros 
fundidos para se obter estruturas e propriedades 
desejadas.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
É usual a utilização de elementos
de liga para obtenção de ferros
fundidos de alta resistência com
carbono equivalente mais alto.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Carbono: é o elemento mais importante do ferro
fundido. É o maior responsável pelas propriedades
mecânicas e de fundição. Com exceção do carbono na
forma de perlita na matriz, o carbono está presente
como grafita em forma de veios. O carbono combinado
em ferros fundidos cinzentos perlíticos, em geral, varia
de 0,5% a 0,8% e o carbono grafítico de 2,0 a 3,0%.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Silício: atua como forte grafitizante tanto na solidificação 
como nas transformações no estado sólido, 
consequentemente favorece a formação de grafita na 
solidificação, reduzindo o coquilhamento e formação de 
carbonetos eutéticos nas transformações no estado sólido. 
Não é observável na microestrutura, pois fica em solução 
sólida na ferrita. É juntamente com o carbono os que mais 
afetam a fundibilidade.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Manganês: neutralizador do enxofre. Coloca-se sempre 
em excesso ao estequiométrico necessário para evitar a 
formação do sulfeto de ferro. Grandes excessos de 
manganês agem como promovedor de carbonetos na 
solidificação e de perlita na reação eutetóide.
Em uso normal o teor de manganês varia na faixa 0,55 a 
0,75%. 
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Enxofre: forma sulfetos de ferro que tendem a segregar 
para os contornos das células eutéticas, atuando como 
fragilizante.É neutralizado pela adição de manganês. 
Contaminação adição do coque nos fornos cubilot.
Nos nodulares neutraliza a ação do magnésio. O teor 
deve ser menor 0,03%.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Fósforo: em teores baixos que pode prejudicar as 
propriedades do ferro fundido. Atua como promovedor 
fraco de grafita na solidificação e de perlita na reação 
eutetoide.
Em Fofos de alta resistência  teor abaixo de 0,10%. 
Quando se deseja alta fluidez  teores maiores que 0,6%. 
Acima de 0,20% já tende a diminuir a usinabilidade.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Cromo: pode estar presente como elemento residual (até 
0,10 %). 
Para elevar a resistência à tração e a dureza  teores de 
0,15 - 1,0%.
Forma carbonetos acima de 0,30% em peças de seções 
finas e cantos vivos (utilizar elementos grafitizantes para 
contrabalançar seu efeito).DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Cromo
Nos Fofos baixa liga, o teor de cromo recomendado 
deve produzir uma estrutura completamente perlítica 
sem formação de carbonetos livres nos contornos das 
células eutéticas ou sob a forma de ledeburita.
Resistência à corrosão dos Fofos  Adição de cromo 
em teores acima de 1,5%.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Molibdênio: aumenta a resistência à tração, a dureza
e o módulo de elasticidade. É adicionado em teores
entre 0,20 - 0,80% .
Os melhores efeitos são obtidos quando o teor de
fósforo é abaixo de 0,10%, (molibdênio, e cromo, tende
a formar um eutético complexo com o fósforo o que
reduz o efeito desse elemento de liga).
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Molibdênio: 
Possui menor tendência para formar carbonetos que o 
cromo, vanádio e tungstênio. Refina a perlita e favorece 
a obtenção de estrutura bainítica. Em teores baixos, 
quando usado isoladamente, favorece a obtenção de 
ferrita na matriz.
Aumenta significativamente a temperabilidade. 
O molibdênio é extensamente usado para aumentar as 
propriedades a temperaturas elevadas. 
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Níquel: elemento grafitizante médio, diminuindo a 
tendência de formação de carbonetos na solidificação. Na 
reação eutetóide atua como perlitizante e como 
consequência tende a aumentar a dureza e a resistência à 
tração.
Nos Fofos de baixa liga, os teores adicionados estão entre 
0,25 - 3,0%. A faixa mais comum é entre 0,5 - 1,5%, sendo 
usado principalmente para contrabalançar o efeito 
estabilizante do cromo, do molibdênio e do vanádio. É caro 
e raramente usado isoladamente.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Cobre: ação grafitizante semelhante ao níquel, diminuindo 
a tendência à formação de regiões coquilhadas. O seu 
efeito grafitizante em relação ao silício é de 1 para 4, como 
consequência, quando se deseja melhor aproveitar o efeito 
da adição isolada de cobre na resistência mecânica, 
recomenda-se uma redução no teor de silício de 0,25% 
para cada 1% de cobre adicionado.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Cobre: 
Como perlitizante é mais eficiente que o níquel, 
principalmente para eliminar restos de ferrita permitindo 
aumentar a resistência e a dureza. Os teores usuais 
estão entre 0,5 a 2%. Em peças grossa até 3%.
Favorável na usinabilidade. Diminui a resistência ao 
impacto . Tende a melhorar a resistência à corrosão em 
meios contendo enxofre.
Pode ser usado isolado ou como combinação, por 
exemplo, Cu-Cr, Cu-Mo e Cu-Cr-Mo.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Estanho: atua como forte estabilizador da perlita, 
sem apresentar tendência para formação de 
carbonetos na solidificação e sem afetar 
significativamente a morfologia da grafita.
É útil para eliminar as áreas de ferrita que tendem a 
aparecer junto à grafita de superesfriamento. O seu 
efeito é mais efetivo em Fofos hipoeutéticos.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Estanho: 
Recomendam-se adições de até 0,10% (em peças 
espessas 0,15%). 
Teores crescente eleva a dureza devido a passagem da 
estrutura de ferrítica-perlítica para perlítica. A 
resistência à tração atinge um máximo quando a 
estrutura é 100% perlítica. Teores acima do necessário 
para produzir estrutura perlítica tendem a reduzir a 
resistência à tração.
Diminui a tenacidade e a resistência ao impacto em 
teores acima de 0,10%. 
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Antimônio: em teores até 0,05% teria efeito 
semelhante ao do estanho. Em quantidades acima de 
0,05% de Sb, esse elemento tende a reduzir a 
tenacidade e a resistência ao impacto.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Alumínio: quase sempre está presente como residual nos
ferro-ligas, ou eventualmente em outras matérias-primas.
Em baixos teores, menores que 0,25% ,tem forte ação
grafitizante tanto durante a solidificação como no estado
sólido.
Em teores elevados (acima de 4%) pode atuar também
como estabilizador de carbonetos.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Alumínio:
Residuais de alumínio tem sido apontado como um dos
principais responsáveis indiretos pelo aparecimento de
“pin-holes” em ferros fundidos cinzentos. Estes “pin-
holes”, na grande maioria dos casos, são produzidos
por hidrogênio e residuais de alumínio favoreceriam a
absorção do hidrogênio.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Influência dos elementos químicos
Alumínio:
Fofos ao alumínio são ligas de ferro-carbono-alumínio,
onde o alumínio substitui praticamente o silício. São
ligas de alta resistência mecânica, elevada tenacidade
e baixíssima tendência ao coquilhamento, o que a
indica para fundição de peças em moldes metálicos.
Quanto às propriedades mecânicas os Fofos ao
alumínio podem ser considerados como um produto
intermediário entre Fofo cinzento e Fofo nodular.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Formação da grafita nos ferros fundidos
Ao solidificar um ferro fundido cinzento hipoeutético, 
resulta, em primeiro lugar, cristais de austenita cuja 
quantidade aumenta com o decréscimo da temperatura. 
O líquido residual toma-se mais rico em carbono e 
silício, que são rejeitados à medida que a proporção de 
austenita cresce.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Formação da grafita nos ferros fundidos
Quando é atingida a temperatura de equilíbrio do
eutético estável, seu carbono equivalente é 
praticamente igual ao eutético (4,3%), ocorrendo uma 
separação simultânea de austenita e grafita. O eutético 
estável cresce a partir desses núcleos, sendo que o 
crescimento se dá com uma frente de solidificação 
aproximadamente esférica. Cada agregado esférico de 
austenita e grafita lamelar é chamado de célula eutética 
ou grão eutético.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Formação da grafita nos ferros fundidos
Fofos nodulares  obtidos pela adição de magnésio ao 
ferro liquido. O magnésio é vaporizado e o vapor atravessa 
o ferro líquido, diminuindo seu teor de enxofre, 
provocando a formação de grafita esferoidal.
O magnésio atua como inibidor de curta duração, que 
retarda a formação inicial de grafita. O fofo cinzento 
solidifica inicialmente com formação de cementita e logo a 
seguir cessada a ação do magnésio, a cementita 
decompõem-se produzindo grafita que se desenvolve por 
igual em todas as direções, resultando assim numa forma 
sensivelmente esférica.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Formação da grafita nos ferros fundidos
Um ferro fundido nodular hipoeutético inicia sua 
solidificação com a formação de dendritas de austenita 
relativamente pobres em carbono. À medida que a 
temperatura diminui, o líquido residual toma-se mais 
rico em carbono e silício, que são rejeitados da 
austenita.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Formação da grafita nos ferrosfundidos
Após um determinado superesfriamento (citado acima), 
abaixo da temperatura do eutético estável, começam a 
se formar os nódulos de grafita no líquido residual rico 
em carbono e silício.
Para ferros fundidos nodulares eutéticos, a solidificação 
inicia-se após um certo superesfriamento abaixo da 
temperatura do eutético, com a formação de nódulos de 
grafita em contato direto com o líquido.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Formação da grafita nos ferros fundidos
Uma diferença fundamental que existe entre os nódulos 
de grafita observados em ligas hipereutéticas em relação 
aos obtidos em ligas eutéticas e hipoeutéticas, é que nas 
hipereutéticas os nódulos têm tamanhos bastante 
diferentes, sendo os nódulos maiores os que se formaram 
entre as temperaturas de liquidus hipereutéticos e a do 
eutético, enquanto que os menores são provenientes de 
reação eutética.
.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Obtenção do ferro fundido
Introdução
Os ferros fundidos são ligas de ferro carbono silício com 
teores de carbono na ordem de 2,5 a 4,0% e silício. Por 
essa razão, as temperaturas de fusão são bem mais 
baixas, podendo se utilizar para sua fusão equipamentos e 
processos, diferenciados em relação ao aço.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Obtenção do ferro fundido
Matérias primas
Matérias primas básicas utilizadas na produção de fofos 
ferro gusa, sucata de aço e ferros ligas.
Ferro gusa  principal fonte de ferro utilizada na
fabricação de ferros fundidos com teor de carbono variando
de 3,2 a 4,6% e teor de silício de 0,5 a 3,0%. Apresentam
variações de composição química de lote para lote. Os
lotes devem ser identificados e separados e o calculo de
carga refeito a cada novo lote diminuindo a necessidade de
correções de composição química do metal fundido.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Obtenção do ferro fundido
Matérias primas
Enxofre  gusas provenientes de alto forno a carvão
vegetal são os que possuem menores teores deste
elemento.
Impurezas  gusas vazadas em areia apresentam maior
teor de impurezas que os vazados em maquinas de
lingotar.
Sucata de aço  está condicionado ao tipo de ferro
fundido que se quer obter. É o principal responsável pelo
diminuição dos teores de carbono do fofo. Seu uso varia
de l0 a 50% do peso da carga.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Obtenção do ferro fundido
Equipamentos de fusão
Forno de Indução a cadinho
Vantagens:
• Trabalha com qualquer tipo de sucata;
• Flexibilidade na troca de ligas uma após
a outra fusão intermitente;
• Curto período de fusão;
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Plataforma
Refratário
Tampa
Bica
Cabo de força e 
refrigeração
Pedestal e cilindro 
hidráulico de elevação
Bobina
Metal 
Líquido
FORNO A INDUÇÃO
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Variáveis de processo
Superaquecimento
É aquecer o metal líquido de 100 a 
150°C acima da temperatura de 
vazamento de 5 à 15 minutos.
Destruir ou diminuir os núcleos de solidificação 
instáveis  Homogeneização do banho
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Variáveis de processo
Inoculação
Adicionar compostos grafitizantes no 
metal líquido momentos antes do 
vazamento.
Promover a formação da grafita na solidificação.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Grupo de inoculantes Inoculantes
Grafita
Silício metálico
Ferro-silício 50%
Ferro-silício 75%
 Tipo “A”
 Tipo “B”
Ferro-silício 85%
Inoculantes grafitizantes
comuns
Ca-Si
Ca-Si-Ti
Ca-Si-Mn
Ca-Si-Mn-C
Fe-Si-Zr
Fe-Si-Zr-Ca
Ca-Si-Ba
Fe-Si-Mn-Zr-Ba
Si-Mn-Ca-Ba
Inoculantes grafitizantes
especiais
Si-Terras raras
Fe-Cr
Cr-Si-Mn
Inoculantes estabilizadores
perlitizantes
Cr-Si-Mn-C
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Variáveis de processo
Nodularização
Elementos nodularizantes
Magnésio - mais utilizado
Cério
Cálcio
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Técnicas de nodularização
Simples transferência
FeSiMg adicionado ao 
fundo da panela e 
recoberta com sucata de 
aço para retardar a 
reação.
Variáveis de processo
Nodularização
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Técnicas de nodularização
Sandwich
A panela de vazamento possui um 
degrau no fundo onde é colocado o 
FeSiMg e recoberta com sucata de 
aço para retardar a reação.
Variáveis de processo
Nodularização
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Variáveis de processo
Nodularização
Fatores a serem considerados nas técnicas de
nodularização:
Composição química
O teor de enxofre é crítico pois o magnésio é 
um excelente dessulfurante. Quando o teor de 
enxofre é alto deve-se proceder a tratamentos 
de dessulfuração antes da nodularização.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Variáveis de processo
Nodularização
Fatores a serem considerados nas técnicas de
nodularização:
Temperatura do banho
Temperatura muito alta
acentua a perda por
oxidação e volatilização.
Temperatura muito baixa
poderá causar cementita
livre na estrutura.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Variáveis de processo
Nodularização
Fatores a serem considerados nas técnicas de
nodularização:
Temperatura de 
vazamento
Acima de 13700C, pois abaixo disso
tenderá a haver formação de
carbonetos eutéticos.
Temperaturas mais elevadas
provocara uma maior tendência de
reação metal molde, e a formação
de microporosidades.
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
Porcentagem dos elementos dos materiais de acerto e rendimento em fornos de indução
Material Elementos Porcentagem Rendimento
Carbono 97 Mín. 0,97Material de
eletrodo Enxôfre 0,4 Max -
Carbono 65 Min. 0,97
Babaçu
Enxôfre 0,1 Max -
Carbono 65 Mín. 0,97
Moinha de coque
Enxôfre 1 Max. -
Cromo 50 – 60 1
Carbono 05 – 07 0,97
Ferro cromo
(alto cromo)
Silício 1,5 - 3 0,75
Manganês 74 – 76 1Ferro manganês
(alto carbono) Carbono 06 – 07 0,97
Ferro Silício Silício 42 – 48 0,75
Sucata de cobre Cobre 99 Min. 1
Molibdênio 55 - 70 1Ferro molibdênio
(alto carbono) Carbono 2,5 Max. 0,97
Magnésio 8 - 10 0,33
FeSiMg
Silício 43 - 48 0,75
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
DISCIPLINA - CCE0688 – METALOGRAFIA - Prof. Elcio Almeida
OBRIGADO