A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
15 pág.
Desempenho de fundidos pesados de ferro nodular para moinhos de vento

Pré-visualização | Página 3 de 4

é ferrítica dando menores resistências à tração e ao escoamento. A 
grande proximidade entre as partículas de grafita também reduz o alongamento e a 
resistência ao impacto. Altas concentrações (para o tamanho da seção) dos seguintes 
elementos são as causas usuais: Ce, Ca, Si e/ou Ni [13-16]. O excesso de Ce, na 
ausência de elementos residuais (aqueles que promovem a grafita em flocos), em seções 
pesadas de ferro nodular regular irá quase sempre gerar a grafita maciça. 
 A maior parte das ligas de MgFeSi contém algum teor de terras raras, 
especialmente como o Ce, para contra-atacar os efeitos dos elementos antinodulizantes, 
para promover alta contagem de nódulos e para diminuir a incidência de carbonetos. 
Isso é usualmente bom para seções finas das peças, mas não funciona em todos os 
tamanhos de seção. Se a fundição precisa manter um excesso de Ce e ele não pode ser 
facilmente removido pela mudança do tratamento das ligas, então a adição de um 
elemento formador de grafita em flocos pode ser necessária para a grafita maciça em 
fundidos pesados. A adição tanto de Be (até cerca de 0,030%) ou Sb (até cerca de 
0,008%) poderia prevenir a formação da grafita degenerada, resultar em um aumento da 
contagem de nódulos e nodularidade da grafita melhorada [17]. 
 A camada superficial dos fundidos de ferro nodular (usualmente de espessura de 
0,1 a 3,0 mm) pode incluir diferentes variantes das morfologias da grafita, desde uma 
mistura de várias formas de grafita [nodular em compactação variável, vermicular, 
lamelar, etc.] até uma clara transição, tal como [13]: 
Lamelar -> Vermicular -> Nodular irregular -> Nodular regular 
Usualmente, a estrutura da camada superficial inclui três diferentes estratos: 
• Camada externa: flocos finos de grafita 
• Segunda camada: flocos e/ou partículas de vermicular 
• Terceira camada: grafita nodular, aproximadamente a estrutura normal. 
 A formação da grafita degenerada acompanha os defeitos de escória (Figura 
4.9), inclusive na camada superficial. 
 Moldes de areia ligados quimicamente (auto-curável, cura frio e caixa fria) são 
geralmente usados para a produção de fundidos de ferro nodular, especialmente de 
grande módulos, tais como os fundidos de moinhos de vento. 
 Os sistemas de aglomerantes furânicos ou fenólicos catalisados por ácidos de 
cura-frio são muito atrativos em fundições de ferro nodular, devido à ocorrência de 
moldes fortes, e a possibilidade de uso da massalotagem diretamente aplicada, 
respectivamente. Sendo favoráveis para a produção de fundidos de ferro nodular, a 
tecnologia de moldes de resina também pode contribuir para a degeneração da grafita na 
superfície da grafita esferoidal do ferro fundido, como uma camada de grafita em flocos 
(lamelar). 
 Esse defeito pode ocorrer com qualquer técnica de moldagem, mas ele apresenta 
características peculiares para cada uma delas, também com contribuições importantes 
de outros fatores. Alta contaminação e/ou baixo Mg residual produz uma quantidade 
relativamente maior de flocos de grafita. Quando a micro–porosidade, grafita não 
nodular, filamentos de escória e outras imperfeições estão na superfície, todas as 
propriedades são reduzidas, mas, as propriedades de fadiga são significativamente 
afetadas. 
 A contribuição de enxofre do ácido p-toluenossulfônico (PTSA, em inglês) foi 
identificada como o primeiro fator favorável para a degeneração da grafita na interface 
metal-molde. Os fatores mais importantes para se obter 5 < 0,15% (ou mesmo 5 < 
0,07%) no molde e para diminuir a profundidade da camada superficial, são como segue 
[13]: 
• Diminuir a adição de PTSA, idealmente menos de 50% da resina; 
• Adição suficiente de nodulizante, mas usualmente sem eliminação do defeito; 
• Menor temperatura de vazamento, usualmente menor do que 1.350 °C; 
• Misturadores com melhor manutenção e calibração, uso menor de areia reciclada, 
usualmente menos do que 70%; 
• Uma classificação efetiva de tamanho no sistema de recuperação de areia; 
• Composição de CaO/Mg/talco na proteção do molde, com contribuição na 
dessulfuração; 
• Cobertura protetora do molde de alta densidade, mas com eficiência limitada; 
• Ácido fosfórico em mistura com o PTSA, mas com a possível absorção de P. 
 A influência do oxigênio também precisa ser considerada na tecnologia de 
molde de resina, inclusive para os sistemas que incluem 5, especialmente devido ao 
fluxo turbulento, resina para cura frio baseadas em água, reação Mg-sílica ou formação 
de escória. A reação MgS-O é possível e a regeneração de 5 resultante irá sustentar uma 
perda suplementar de Mg. Resinas baseadas em Nitrogênio têm um profundo efeito na 
frequência e severidade dos defeitos de bolhas de gás superficiais, mas uma influência 
limitada na degeneração da grafita superficial. Um excesso de 60 ppm de N é suspeito 
de causar a grafita em floco e matriz perlítica, mas sua influência negativa pode ser 
limitada pela adição de Ti, terras raras ou Zr. 
 
4 SOLUÇÕES PARA A PRODUÇÃO DE FUNDIDOS DE FERRO NODULAR 
PARA MOINHOS DE VENTO 
4.1 A COMPOSIÇÃO QUÍMICA FINAL DO FERRO NODULAR 
(a) Os efeitos adversos da segregação de elementos associados com uma grande seção 
fundida resfriada lentamente podem ser reduzidos pelo controle da pureza dos materiais 
da carga e o aumento do número de nódulos de grafita ou a contagem das células 
eutéticas, respectivamente. 
(b) O balanço entre o carbono equivalente (CE) e o teor de Si tem de ser alcançado; alto 
o suficiente para prover uma contagem satisfatória de nódulos (usualmente mais de 60 
nódulos/mm2), mas baixo o suficiente para prevenir a formação de flotações de grafita e 
grafita maciça no centro térmico dos fundidos. Geralmente, uma faixa de 4,2% a 4,3% 
de CE (3,4% a 3,6% de C e até 2,2% de Si) é recomendada. 
(c) De forma a obter uma seção pesada de alta qualidade em fundidos de ferro nodular 
é necessário que o teor de P seja limitado a 0,03%, o teor de Mn até 0,02%, o teor de Cr 
até 0,05%, o teor de Ti até 0,025% e o fator cumulativo de influência perlítica (Px) até 
2,0. 
(d) Uma faixa de teor inicial de S, antes do tratamento de nodulização, de 0,005% a 
0,015% é benéfica para controlar a recuperação do tratamento com Mg, nucleação da 
grafita de nodular e a formação da fase de inclusões. 
(e) Uma faixa de teor de Mg final de 0,04% a 0,05% deve ser obtida em fundidos 
pesados; um Mg maior favoreceria a degeneração da grafita e aumentaria a quantidade 
de carbonetos intercelulares. 
(f) A ação antinodulizante dos elementos residuais (Bi, Pb, Sb, As, AI, Sn, etc.) até um 
nível correspondente a K1 = 2,0 poderia ser contra-atacada por adições de terras raras: 
essas adições são benéficas para K1 < 1,2 e pode ser usada como compulsória para K1 > 
1,2. 
4.2 MATERIAIS DA CARGA METÁLICA 
(a) Tem que haver um compromisso entre usar uma carga que seja suficientemente 
pura para evitar efeitos severos de segregação, e o uso de uma carga que é tão pura que 
resulte em grafita maciça ou grafita explodida. 
(b) Controle da composição química da sucata de aço, que tem possivelmente os 
seguintes elementos: P, V, Ti, Cr, Mo, B e Mn, o que pode resultar em fases de 
carbonetos ou fosfetos que se segregam nas fronteiras das células. Isso agora é um 
problema a ser resolvido e será um desafio ainda maior no futuro, pois haverá um 
aumento dos elementos de liga nos aços. Até 50% de sucata de chapas finas de aço 
(Mn<0,2%) na carga é uma referência. 
(c) O ferro gusa especial de alta pureza (tipo “Sorel metal”), que resulta da redução do 
minério de ilmenita (ou titanato de ferro, óxidos de Ti-Fe), tem um papel importante em 
capacitar as fundições para consistentemente atingir a qualidade e todas as especifi-
cações dos ferros fundidos nodulares de GGG 40.3/ EM-GJS-400-1 8U-LT, na condição 
de conforme fundido. A alta pureza e consistência desse ferro gusa peculiar é de alto 
valor, além dos outros conhecidos benefícios, especialmente para melhorar a “qualidade 
metalúrgica”