Apresentação Fofo Cinzentos e Maleáveis (1)

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Ferros fundidos cinzentos e maleáveis
Antonio Jovencio Junior
Caique Souza Morelo 
Introdução Fofo cinzento
Ferro fundido aquele formado por uma liga de ferro - carbono, em que o carbono está presente em um teor mínimo de 2%.
São compostos predominantemente por ferro, carbono e silício. Neste tipo de liga o teor de carbono costuma variar entre 2,5% e 4%, enquanto que o teor de silício varia entre 1% e 3%.
É muito comum encontrar também o silício, o cromo, o manganês e o fósforo.
Introdução fofo cinzento
Possui carbono livre na forma de grafitas, que se apresentam em forma de lamelas, trazendo a este material suas propriedades particulares. 
Excelente resistência à compressão, mas este tipo de ferro é frágil em situações que exigem resistência à tração.
Composição química
C – 2,50% a 4,00%
Si – 1,00% a 3,00%
Mn – 0,20% a 1,00%
P – 0,02% a 1,00%
S – 0,02% a 0,25%
Junior (J) - Ver nfluência de cada elemento na liga de fofo
Junior (J) - Silicio é o responsável pela formação de grafita, além de melhorar a resistência a corrosão e a oxidação em altas temperaturas.
Junior (J) - enxofre deve ser mínimo para evitar formação de FeS, por isso coloca Mn para formar MnS
Tipos
De acordo com a ABNT os fofos fundidos são classificados pelas letras FC = ferro fundido cinzento
Junior (J) - Ler página 02 (494) do capítulo para ver o iso de cada um
Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas dependem da:
Microestrutura;
Composição química;
Espessura (seção) do material.
Junior (J) - ler página 03 ( 495) o que influencia
Junior (J) - a espessura é devida à velocidade de resfriamento. Lenta gera mais carbono livre ( grafita), se rápida
Propriedades mecânicas
Resistência a compressão: 490MPa a 1380MPa.
Módulo de elasticidade: 73575MPA a 152055MPA
Resistência à fadiga: 60MPa para ciclos de dobramentos reversíveis com carga de 175MPa
Resistência ao choque: 68,7J a 137,3J (Fofos ligados Ni Mo)
Propriedades mecânicas
Junior (J) - Quanto maior
Dureza
A dureza varia de 100 Brinnell para 600 Brinell nos Fofos.
A interpretação dos ensaios de dureza podem levar a resultados errôneos devido a presença de grande quantidade de grafita que se esmaga.
Para Fofos com dureza de até 500 Brinell faz – se o ensaio Brinell com com esfera de 10mm e carga de 3000Kg; se superior a 500 usa – se o método Rockwell com escala “C”.
Outras propriedades
Módulo de elasticidade
Depende da resistência a tração, do volume e da forma e distribuição da grafita.
Não obedecem a Lei de Hooke.
Resistência a compressão
De 3 a 4,5 vezes superior a resistência a tração.
Outras propriedades
Alta resistência ao choque;
Capacidade de amortecimento.
Boa usinabilidade;
Resistência ao desgaste;
resistencia a desgaste faz com que as peças possam ser produzidas com tolerâncias apertadas, sem causar muito atrito e desgaste da peça
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Junior (J) - resistencia a desgaste faz com que as peças possam ser produzidas com tolerâncias apertadas, sem causar muito atrito e desgaste da peça
Aplicações
Junior (J) - em peças móveis devido a resistencia ao desgaste.
Elementos de liga
Tendem a decompor a cementita, elementos grafitizantes: Si, Al, Ni, Cu e Ti.
Estabilizar a formação de carbonetos (grafita): Mn, Cr, Mo e V.
O Mo refina a formação de perlita e favorece a obtenção de bainita. Influencia também na grafita, que tende a nodulizar.
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Junior (J) - estes devem ser evitados em peças com espessuras menores
Junior (J) - aumentam resistencia a tração e a dureza
Junior (J) - a bainita pode ser obtida pelo processo de tratamento austempera, e a Bainita é um microconstituinte resultante da decomposição da austenita em um produto de duas fases: ferrita em forma de placas e partículas de carbonetos
Elementos de liga
O Ti, Ni e V aumentam a resistência à ruptura transversal;
O Cu melhora a usinabilidade e a resistência à corrosão.
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Junior (J) - o Ni é adicionado para contrabalancerar o efeito do Cr, Mo e V.
Junior (J) - Alto Si = boa dureza frágil e baixas difícilde fundir e usinar; Alto Cr melhor tração, ruptura transversal, resistente ao choque e é usinável, forma um óxido superficial protetor; Alto Ni matriz melhora a resistencia a corrosão
Junior (J) - A matriz austenítica é chamada de Ni Resist e é espeficada pela ASTM A 436. Tem também Ni-Hard que é um fofo branco ligado usado na indústria de mineração, como em revestimentos de moinho de bolas, rolos de moinhos
Elementos de liga
Si até 3,5% aumenta a velocidade de crescimento e acima de 4% reduz esse fenômeno;
Cr, Ni, Al retarda a formação desse crescimento;
O Ni e o Mo melhora a resistência a tenacidade em altas temperaturas.
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Junior (J) - Crecimento acontece eme altas temperaturas ou ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento, resulta da expansão da grafitização e pode introduzir gases nos veios de grafita e oxidá - la
Junior (J) - Al prejudica as propriedades mecânicas em temperatura ambiente
Tratamentos Térmicos
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Junior (J) - Ao resfriar uma peça cria -s e tensões internas devido a diferença de velocidades de resfriamento e às mudanças estruturais
Tratamentos Térmicos
Alívio de tensões: é muito comum o uso;
Usa a temperatura de patamar entre 530 e 565°C (alta liga);
Para os Fofos de baixa liga usa – se temperaturas entre 610 e 620°C.
Cuidados no resfriamento.
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Junior (J) - antigamente era deixada a peça de fofo exposta ao tempo por meses = envelhecimento natural para aliviar tensões, esse método aliviava apenas 10% das tensoes, passando a ser usado o envelhecimento artificial =alívio de tensões, que se aquece a peça a uma temperatura abaixo da de tranformação, deve ser levada em conta a temperatura e tempo de patamar.
Junior (J) - o resfriamento deve ser lento feito dentro do forno até uma temperatura de 290°C, depois ao ar; se a peça for complexa recomenda se deixar no forno até os 90°C
Tratamentos Térmicos
Recozimento
Melhora a usinabilidade;
Reduz resistência mecânica e a dureza.
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Tratamentos Térmicos
Normalização
Melhora as propriedades mecânicas do fofo;
Resistência a tração e dureza;
Restaura a estrutura para bruta de fusão;
Torna o fofo sem elemento de liga mais maleável e os com elementos de liga endurece.
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Tratamentos Térmicos
Têmpera e revenido
Aumenta a dureza, resistência mecânica e ao desgaste;
 Temperatura de aquecimento depende da temperatura de austenitização;
O resfriamento é feito em óleo; e interrompido em 150°C;
O revenido ocorre imediatamente
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Junior (J) - silício reduz a solubilidade do carbono na austenita, com isso os fofo com Si elevado exige maior temperatura de austenitização.
Junior (J) - O Mn, Cr Mn e Ni aumenta a endurecibilidade
Tratamentos Térmicos
Tratamentos Isotérmicos - Austêmpera
Tem – se o produto final a bainita;
Resfriamento em banho de sal, óleo ou chumbo.
Tratamentos Isotérmicos – Martêmpera
Produz estrutura martensítica e deve ser revenida;
Tem – se uma dureza maior que na austêmpera.
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Junior (J) - tratamentos isotérmicos dão as peças maior tenacidade do que na têmpera e revenimento
Tratamentos Térmicos
Endurecimento superficial
Pode ser realizado por chama ou indução;
Produz uma camada externa martensítica dura resistente ao desgaste.
Após deve ser feito alívio de tensões;
A resistência a fadiga aumenta com esse tratamento.
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Vantagens
Fácil fundição e moldagem;
Boa resistência mecânica;
Excelente usinabilidade;
Boa resistência ao desgaste;
Boa capacidade de amortecimento.
Vantagens
Apresenta facilidade nos processos de moldagem e fundição.
Uso em peças que possuem formatos mais complexos, além disso cabe destacar que o seu custo é mais baixo quando comparado ao ferro nodular.
Devido às suas características o ferro fundido cinzento, costuma ser empregado em sistemas de amortecimento de impactos ou vibrações, como por exemplo em bases de equipamentos industriais.
Junior (J) - Resistência ao amortecimento é a capacidade que o metal tem de absorver vibrações, resultantes de temnsões cíclicas, transformandoa nergia mecãnica em calor
Normas ABNT
Ferros fundidos Maleáveis
Introdução
	Como material alternativo, desenvolveu-se um tipo de ferro fundido branco, o qual, submetido a um tratamento térmico especial – chamado maleabilização adquire maleabilidade, ou seja adquire maleabilidade, ou seja a liga adquire ductilidade e torna-se mais tenaz, características que, aliados a boas propriedades de resistência à tração, dureza, resistência a fadiga, resistência ao desgaste e usinabilidade, permitem abranger outras e importantes aplicações industriais.
Essa liga é o ferro fundido Maleável.
Processos de Maleabilização 
Maleabilização por descarbonetação
O princípio do processo consiste no aquecimento de um ferro fundido branco, em caixas fechadas, num meio oxidante constituído de minério de ferro, nessas condições o carbono do ferro fundido é eliminado sob forma de gás .
O ferro fundido branco inicial apresenta uma composição química entre os seguintes limites:
 
Representação esquemática do ciclo de maleabilização por descarbonetação (maleável de núcleo branco).
	Em resumo, nas peças de pequena espessura (até cerca de 5mm) o maleável branco é constituído só de ferrita e em peças de maior espessura (de 5mm a 15mm) a estrutura apresenta ferrita nas camadas superficiais e grafita, em nódutos arredondados, sobre uma matriz de ferrita (às vezes com certa quantidade de perlita) na parte central.
Processos de Maleabilização 
Maleabilização por grafitização
O princípio do processo consiste em aquecer-se um ferro fundido de composição adequada, a temperatura apropriadas durante longo tempo, porém menor que no caso da maleabalização por descarbonetação; o ciclo de tratamento pode ser mais curto, porque, por precipitação do carbono, a distancia de migração do carbono é menor.
Ele tem a seguinte composição aproximada:
Representação esquemática do ciclo de maleabilização por gratificação (maleável de núcleo preto).
Ciclo de Maleabilização rápido 
Aplicações típicas
ASTM a 147 – Serviços gerais para boa usinabilidade e resistência ao choque; flanges, tubos, peças de válvulas e acessórios diversos para equipamentos ferroviário, equipamento naval e outros serviços pesados até temperaturas de 345ºC;
ASTM a 197 – acessórios de tubos e peças de válvulas para serviços de pressão
ASTM a 220 – aplicações gerais a temperaturas normais e elevadas;
ASTM a 602 e SAE 5158 – peças de automóveis e compressores, como alojamentos de mecanismos de direção, virabrequins, bielas, algumas engrenagens, tampas de mancais, componentes de transmissão automática, cubos de rodas e etc. 
Maleável Perlítico 
Os maleáveis perlíticos de maior resistência mecânica são obtidos por têmpera em óleo e revenido, ao passo que os níveis médios de resistência são obtidos por têmpera ao ar e revenido.
Com tratamento térmico adequado, pode-se obter ferros maleáveis com matriz apresentando uma microestrutura bainítica. Nessas condições, os ferros maleáveis podem ser empregados em aplicações especiais, tais como correntes de alta resistência.
A usinabilidade do ferro fundido maleável é considerada a melhor entre as ligas ferrosas de idêntica resistência mecânica 
Aplicações do ferro fundido maleável 
As industrias mecânicas, de matérias de construção, de veículos, tratores, matérias elétricos utilizam, em grande escala, peças de ferro fundido maleável. Entre as aplicações mais comuns podem ser enumeradas as seguintes: conexões para tubulações hidráulicas; conexões para linhas de transmissão elétrica; correntes; suportes de molas; caixas de direção; caixas de diferencial; cubos de roda; sapatas de freio; pedais de embreagem e freio; bielas; colares de tratores; caixas de engrenagem e etc.
Aspecto micro gráfico de um ferro fundido maleável 
Referências
CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos. 7ª edição. São Paulo: ABM, 2003
http://www.abnt.org.br/pesquisas/?searchword=ferro+fundido+cinzento&x=0&y=0
http://www.abnt.org.br/pesquisas/?searchword=ferro+fundido+cinzento&x=0&y=0
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