Fundição e Processos Siderúrgicos

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Indaial – 2020
Fundição e Processos 
siderúrgicos
Prof.ª Camila Safieddine
1a Edição
Copyright © UNIASSELVI 2020
Elaboração:
Prof.ª Camila Safieddine.
Revisão, Diagramação e Produção:
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri 
UNIASSELVI – Indaial.
Impresso por:
S128f
 Safieddine, Camila
 Fundição e processos siderúrgicos. / Camila Safieddine. – Indaial: 
UNIASSELVI, 2020.
 148 p.; il. 
 ISBN 978-65-5663-078-6
1. Fundição. – Brasil. 2. Processos siderúrgicos. – Brasil. Centro Universitário 
Leonardo Da Vinci.
CDD 620
APresentAção
Prezado acadêmico do curso de Engenharia. Bem-vindo a esta nova 
disciplina em seu curso, agora você dará início aos estudos de fundição e 
processos siderúrgicos, a qual buscaremos trabalhar o seu aprendizado de 
forma prática, trazendo conceitos importantes para a sua formação como 
engenheiro. Você aprenderá a importância dos processos de fundição de 
ligas metálicas que servem de base para a produção industrial de peças, 
componentes, estruturas utilizadas nos mais diversos segmentos.
Na Unidade 1, cujo título é Introdução a Fundição e Processos 
Siderúrgicos, você estudará de uma forma geral, o contexto histórico dos 
processos siderúrgicos, matérias-primas, perspectivas, importância, as peças 
que podem ser obtidas e conceitos acerca de projetos de fundição.
Na Unidade 2, intitulada Equipamentos de Fundição, você estudará 
como se caracterizam os processos de fundição, como se caracterizam as 
moldações e moldes, quais são os equipamentos e materiais utilizados para 
confecção de moldes e matrizes e os tipos de fornos utilizados nos processos 
de fundição.
Na Unidade 3, cujo título é Processos de Fundição de Ligas Metálicas, 
abordaremos os diversos processos de fundição e suas características, 
quantidades de peças a serem produzidas, acabamentos e custos de cada 
tipo de processo.
Este livro de estudos foi desenvolvido para proporcionar sua 
participação ativa, você encontrará indicação de materiais complementares, 
onde com eles, poderá aprimorar seus conhecimentos e tornar o aprendizado 
mais agradável e produtivo, faça os exercícios propostos e troque experiências 
com seus colegas, pois você, estudante de engenharia, é peça fundamental ao 
crescimento das indústrias e do país.
Bons estudos!
Prof.ª Camila Safieddine
Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto 
para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há 
novidades em nosso material.
Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é 
o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um 
formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. 
O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova 
diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também 
contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo.
Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, 
apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade 
de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. 
 
Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para 
apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto 
em questão. 
Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas 
institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa 
continuar seus estudos com um material de qualidade.
Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de 
Desempenho de Estudantes – ENADE. 
 
Bons estudos!
NOTA
Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela 
um novo conhecimento. 
Com o objetivo de enriquecer seu conhecimento, construímos, além do livro 
que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você 
terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complemen-
tares, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento.
Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo.
Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada!
LEMBRETE
sumário
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS ................ 1
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO HISTÓRICA ........................................................................................... 3
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3
2 ORIGEM DA FUNDIÇÃO – COMO TUDO COMEÇOU ........................................................... 4
3 FUNDIÇÃO A CAMINHO DA INDÚSTRIA 4.0. ......................................................................... 7
LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................. 9
RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 12
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 13
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO ........................ 15
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 15
2 METAIS ................................................................................................................................................ 16
3 TIPOS DE FUNDIDOS ..................................................................................................................... 17
3.1 FUNDIDOS FERROSOS .............................................................................................................. 17
3.1.1 Ferro fundido branco .......................................................................................................... 21
3.1.2 Ferro fundido cinzento ....................................................................................................... 24
3.1.3 Ferro fundido mesclado ...................................................................................................... 25
3.1.4 Ferro fundido nodular ........................................................................................................ 26
3.1.5 Ferro fundido vermicular ................................................................................................... 26
3.1.6 Ferro fundido maleável....................................................................................................... 27
4 AÇOS .................................................................................................................................................... 28
5 FUNDIDOS NÃO FERROSOS ....................................................................................................... 29
6 CONCEITOS BÁSICOS ................................................................................................................... 30
6.1 FUSÃO ........................................................................................................................................... 33
6.1.1 Técnicas para prevenção da porosidade nas peças fundidas ........................................ 34
6.1.2 Técnicas que removem os gases dissolvidos do fundido .............................................. 35
6.2 VAZAMENTO ............................................................................................................................... 35
6.3 SOLIDIFICAÇÃO .........................................................................................................................36
RESUMO DO TÓPICO 2..................................................................................................................... 38
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 39
TÓPICO 3 — FUNDIÇÃO: IMPORTÂNCIA, VANTAGENS, LIMITAÇÕES E 
 PERSPECTIVAS NO BRASIL E NO MUNDO ...................................................... 41
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 41
2 VANTAGENS E LIMITAÇÕES ....................................................................................................... 41
3 PERSPECTIVAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO NO BRASIL ........................................... 43
RESUMO DO TÓPICO 3..................................................................................................................... 46
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 47
UNIDADE 2 — PROCESSOS DE FUNDIÇÃO .............................................................................. 49
TÓPICO 1 — CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO ..................................... 51
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 51
2 FORNOS UTILIZADOS PARA O PROCESSO DE FUNDIÇÃO ............................................ 54
2.1 FORNO CUBILÔ ........................................................................................................................... 54
2.2 FORNO A CADINHO .................................................................................................................. 56
2.3 FORNOS REVÉRBEROS .............................................................................................................. 58
2.4 FORNO ELÉTRICO ...................................................................................................................... 59
RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 61
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 62
TÓPICO 2 — PROCESSOS DE FUNDIÇÃO COM MOLDAÇÕES PERDIDAS .................... 63
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 63
2 PROCESSO DE MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE .................................................................... 63
2.1 PROPRIEDADES DA AREIA DE MOLDAÇÃO...................................................................... 63
2.2 RESISTÊNCIA MECÂNICA DA AREIA DE MOLDAÇÃO................................................... 64
2.3 ACABAMENTO SUPERFICIAL DAS PEÇAS VAZADAS NO MOLDE DE FUNDIÇÃO. .... 65
2.4 PREPARAÇÃO DAS MOLDAÇÕES EM AREIA ..................................................................... 66
2.5 PROCESSO DE OBTENÇÃO DE PEÇAS VAZADAS EM MOLDE DE AREIA .................. 70
3 PROCESSO DE MOLDAÇÃO EM SILICATO DE SÓDIO/CO2 .............................................. 74
3.1 CAPACIDADES E LIMITAÇÕES DO PROCESSO SILICATO DE SÓDIO/CO2 .................. 76
4 PROCESSO DE MOLDAÇÃO COM SISTEMA ALUMINA-FOSFATO ................................ 77
5 PROCESSO DE MOLDAÇÃO COM RESINAS (SHELL MOULDING) ................................. 78
5.1 PROCESSO DE OBTENÇÃO DA MOLDAÇÃO DO PROCESSO SHELL MOULDING ... 78
6 PROCESSO DE MOLDAÇÃO “COSWORTH” ........................................................................... 79
7 PROCESSO COLSCHELL ................................................................................................................ 80
8 PROCESSO ZEUS .............................................................................................................................. 80
9 PROCESSO DE MOLDAÇÃO POR ESPUMA PERDIDA “EPC” ........................................... 81
10 PROCESSO DE MOLDAÇÃO EM VÁCUO OU PROCESSO –V ......................................... 82
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................ 84
RESUMO DO TÓPICO 2..................................................................................................................... 88
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 90
TÓPICO 3 — FUNDIÇÃO EM MOLDES METÁLICOS PERMANENTES .............................. 91
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 91
2 FUNDIÇÃO CONTÍNUA EM MOLDES METÁLICOS ............................................................ 93
3 FUNDIÇÃO EM COQUILHA METÁLICA .................................................................................. 94
3.1 FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO POR CENTRIFUGAÇÃO .......................................................... 94
3.2 FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO DE INJEÇÃO .............................................................................. 96
4 PROCESSO DE VAZAMENTO POR GRAVIDADE EM MOLDAÇÕES 
 PERMANENTES METÁLICAS....................................................................................................... 98
RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 100
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 101
UNIDADE 3 — PROCESSOS DE FUNDIÇÃO DE LIGAS METÁLICAS .............................. 103
TÓPICO 1 — FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE ............................................................................ 105
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 105
2 AREIAS DE MOLDAGEM ........................................................................................................... 105
2.1 AGLOMERANTES ..................................................................................................................... 106
2.2 PREPARAÇÃO DA AREIA ...................................................................................................... 107
2.3 MOLDAGEM EM AREIA VERDE ........................................................................................... 108
2.4 CARACTERÍSTICAS DAS PEÇAS FUNDIDAS EM AREIA A VERDE: VANTAGENS, 
DESVANTAGENS E LIMITAÇÕES .......................................................................................... 110
2.5 VAZAMENTO DA LIGA METÁLICA NO MOLDE ............................................................. 112
LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 113
RESUMO DO TÓPICO 1................................................................................................................... 117
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 118
TÓPICO 2 — FUNDIÇÃO EM AREIA A SECO ........................................................................... 119
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 119
2 PROCESSOS DE FUNDIÇÃO EM AREIA SECA .................................................................... 120
2.1 SHELL MOULDING.................................................................................................................... 120
2.1.1 Vantagens do processo de Shell Moulding ...................................................................... 1212.1.2 Desvantagens do processo de Shell Moulding ................................................................ 122
2.1.3 Capacidades do processo de Shell Moulding .................................................................. 122
2.1.4 Exemplos de peças obtidas pelo processo de Shell Moulding ...................................... 123
2.2 PROCESSO DE MOLDAÇÃO POR CURA A FRIO, DE CAIXA FRIA E DE 
 CAIXA QUENTE ........................................................................................................................ 124
2.2.1 Caixa fria (Cold Box) ........................................................................................................... 124
2.2.2 Caixa quente (hot box) ........................................................................................................ 126
2.2.3 capacidades e limitações dos processos cold box e hot box............................................ 126
2.2.4 Exemplos de peças obtidas pelo processo de caixa fria e caixa quente ..................... 127
2.3 PROCESSO DE FUNDIÇÃO SILICATO DE SÓDIO/ CO2 .................................................... 127
2.3.1 Vantagens do processo silicato de sódio / CO2 .............................................................. 128
2.3.2 Desvantagens do processo silicato de sódio / CO2 ........................................................ 129
2.3.3 Capacidades do processo silicato de sódio/CO2. ........................................................... 129
RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 131
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 133
TÓPICO 3 — FUNDIÇÃO COM AREIAS NÃO AGLOMERADAS ........................................ 135
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 135
2 PROCESSO DE FUNDIÇÃO POR ESPUMA DE POLIESTIRENO (EPS) ........................... 135
2.1 POLIESTIRENO – PS .................................................................................................................. 137
2.1.1 Vantagens do processo de fundição por espuma de poliestireno .............................. 139
2.1.2 Capacidades do processo de fundição por espuma de poliestireno .......................... 140
2.1.3 Peças obtidas pelo processo de fundição por espuma de poliestireno ...................... 141
3 O PROCESSO DE MOLDAÇÃO EM VÁCUO ......................................................................... 141
3.1 VANTAGENS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO À VÁCUO ............................................... 142
3.2 CAPACIDADES E LIMITAÇÕES DO PROCESSO ................................................................ 143
3.3 PEÇAS OBTIDAS PELO PROCESSO À VÁCUO .................................................................. 143
RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 144
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 145
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 147
1
UNIDADE 1 — 
INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E 
PROCESSOS SIDERÚRGICOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• conhecer a história da fundição, como tudo começou;
• compreender conceitos básicos sobre fundição;
• identificar os materiais metálicos e as classificações dos ferros fundidos;
• conhecer sobre as perspectivas da fundição no brasil e no mundo.
Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer da unidade 
você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo 
apresentado.
TÓPICO 1 – EVOLUÇÃO HISTÓRICA
TÓPICO 2 – PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
TÓPICO 3 – FUNDIÇÃO: IMPORTÂNCIA, VANTAGENS, LIMITAÇÕES E 
PERSPECTIVAS NO BRASIL E NO MUNDO.
Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! 
Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor 
as informações.
CHAMADA
2
3
TÓPICO 1 — 
UNIDADE 1
EVOLUÇÃO HISTÓRICA
1 INTRODUÇÃO
Prezado acadêmico do curso de Engenharia Mecânica, para darmos início 
aos estudos sobre fundição e processos siderúrgicos, precisamos entender como 
foi a origem da fundição, que começou na Idade dos Metais há 5000 a.C., com a 
necessidade de o homem produzir ferramentas e utensílios que o ajudassem a 
sobreviver. De acordo com Medeiros (2009, p. 19),
É certo que o ser humano desenvolveu outras técnicas antes da 
capacidade de derreter o minério e transformá-lo em metal moldável. 
Quando ele criou condições de adaptar o meio ambiente de forma 
mais produtiva para si mesmo, percebeu que podia se estabelecer em 
aldeias e desenvolver a agricultura de forma mais organizada. Usar 
a pedra, a madeira, o tecido e a cerâmica não eram suficientes para 
atender a todas as necessidades que se impunham, era necessário que 
algo diferente acontecesse. O uso do metal veio para preencher essa 
lacuna, mas isso exigia um trabalho diferente daquele dispensado 
até então com os materiais já conhecidos (pedras, madeira, ossos e 
marfim).
No tópico desta unidade, você poderá identificar o processo de 
desenvolvimento da fundição durante a história, como era o processo de fundição 
a 5000 a.C., o porquê da necessidade do homem em utilizar este processo para 
garantir sua sobrevivência.
Além disso, saber como ocorreu o aprimoramento da fundição até os dias 
de hoje, em que estamos entrando na era das indústrias 4.0, onde há a utilização 
de robôs com inteligência artificial, substituindo a mão de obra operária, 
requisitando ainda mais engenheiros e técnicos para operá-los e também para 
realizar suas manutenções.
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
4
2 ORIGEM DA FUNDIÇÃO – COMO TUDO COMEÇOU
Antes do homem desenvolver a capacidade de derreter um minério de 
ferro e torná-lo moldável, ele já tinha conhecimento sobre materiais como pedras, 
cerâmicas, ossos, madeira. 
De acordo com Pavanati (2015), os materiais têm grande influência na vida 
e na cultura dos povos, desde a antiguidade, a descoberta de novos materiais e 
técnicas de manipulação, visando adequá-los às necessidades humanas cotidianas, 
tem ditado o desenvolvimento e o crescimento das sociedades.
A Idade dos Metais, entre 5000 a.C. até 4000 a.C., última fase da Pré-
História, é marcada pela enorme conquista tecnológica para o homem, através 
do desenvolvimento da metalurgia e suas técnicas, onde há registros de que o 
homem começou a utilizar o processo de fundição de metais e ligas metálicas, 
pois ele precisava melhorar suas ferramentas, utensílios e artefatos para o dia a 
dia, a Figura 1 mostra alguns dos artefatos produzidos nessa época. 
Os materiais são tão marcantes no contexto histórico, que as sociedades 
antigas eram chamadas de acordo com o nível de seu desenvolvimento material 
(Idade da Pedra, Idade do Bronze, Idade do Ferro) (PAVANATI, 2015).
FIGURA 1 – FERRAMENTAS FABRICADAS UTILIZANDO O PROCESSO DE FUNDIÇÃO
FONTE: <https://i.pinimg.com/474x/47/5c/6a/475c6a9a3284b21662611300d86732a8.jpg>. 
Acesso em: 18 mar. 2020.
Inicialmente, utilizavam metais com baixo ponto de fusão, como o cobre 
e, por conseguinte, o bronze que é obtido através da mistura de cobre com o 
estanho, sendo o bronze mais resistente que o cobre. O ferro foi o último metal a 
ser fundido, pois era de difícil manuseio quando comparado aos outros, porém, 
os objetos produzidos com ferro eram os mais resistentes. 
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO HISTÓRICA
5
Os primeiros fornos utilizados para fundição, consistia em um buraco 
aberto em uma pedra, onde uma depressão era esculpida, revestida de argila 
para suportaraltas temperaturas, a partir dessa depressão que escoava o metal 
fundido. Assim, um dos grandes desafios para o homem na Idade dos Metais, 
foi inventar um forno que fornecesse uma temperatura necessária para fundir os 
metais e que permitisse a manipulação do metal fundido.
A relação entre a cerâmica em fornos e os primeiros metais fundidos é 
de extrema importância. Fazia-se peças cerâmicas, através do aquecimento do 
barro até uma temperatura ideal, para que a água em sua composição evaporasse. 
Então, o homem utilizava fornos rudimentares construídos por ele mesmo de 
pedras e de cerâmicas para que pudesse fundir os metais.
O desenvolvimento da fundição na época era de grandes desafios, um dos 
desafios era obter uma fonte de energia que gerasse mais calor, então os hititas 
resolveram esse problema, começando a utilizar carvão vegetal que garantia um 
acréscimo no calor. Outra dificuldade era a injeção de ar dentro dos fornos, essa 
injeção de ar é responsável pela queima de carvão vegetal mais rapidamente 
e também para diminuir a formação de óxidos do minério de ferro, este óxido 
era responsável por deixar o ferro muito duro e quebradiço, e a formação dele 
deveria ser evitada (MEDEIROS, 2009).
Os hititas desenvolveram então, um equipamento que pudesse juntar 
todas as soluções para fundir o ferro e superar os desafios. O engenho foi 
construído acima do solo, e consistia numa base de pedra recobertas de argilas 
refratárias, com depressão para escoamento do metal líquido e por isso reunia 
as condições ideais para a transformação do minério de ferro em metal líquido 
(MEDEIROS, 2009).
Para transferir o metal líquido do forno primitivo para os moldes, os 
hititas confeccionaram cadinhos cerâmicos pequenos, mas suficientes para conter 
a demanda de ferro necessária para uma peça fundida. A segunda etapa era a da 
modelagem das peças em areia ou argila, que grosseiramente reproduziam um 
lado da peça. O outro lado da peça era exposto ao ar e submetido a conformação 
por martelamento, com a finalidade de desassociar as impurezas do metal, 
descolando assim, a escoria do material pastoso que vazava do forno (MEDEIROS, 
2009).
À medida que o homem fabricava fornos mais modernos e mais adequados 
para a produção de objetos mais complexos, as peças de ferro começaram a ficar 
melhores.
Um modelo de forno, onde seu sistema é utilizado até os dias de hoje, que 
é o emprego de machos em fundição em moldes bipartidos, consistia em:
• Um modelo do objeto a ser fundido era feito em madeira, cera, ou outro 
material combustível, e este material era envolto em argila.
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
6
• Este recipiente de argila era submetido a altas temperaturas para adquirir 
elevada rigidez, enquanto que seu material combustível era consumido pelo 
fogo.
• Desse modo, o vazio dessa cavidade, que era igual o negativo do objeto 
desejado, estava pronto para receber o metal fundido. 
Então, na Primeira Revolução Industrial, iniciada na Inglaterra por volta 
de 1760, período caracterizado pelo grande desenvolvimento tecnológico, que 
contou com inúmeras transformações econômicas e sociais na Europa e no mundo, 
possibilitaram uma maior oferta e barateamento no custo do ferro moldado.
Muitos autores reconhecem a revolução industrial, como fase da 
verdadeira invenção do processo de fundição, mas como já vimos o ser humano já 
havia dominado a técnica de fundição de não ferrosos e o vazamento em moldes 
muito tempo antes (MEDEIROS, 2009).
Foi durante a revolução que ocorreu a popularização da fabricação do 
ferro em diversas aplicações como, caldeirões, panelas, alfinetes de chapéus, 
lâminas de barbear, chaves, instrumentos agrícolas, ferramentas, âncoras de 
navio, ganchos, e na construção civil.
Já no início dos anos 1990, foi criado um dos fornos de maior sucesso nas 
fundições, o nome dele: cubilô, mostrado na Figura 2. O forno cubilô, de fácil 
operação, robusto e resistente, consiste em uma torre alta, revestida por tijolos 
refratários, com ventaneiras móveis, para a entrada de ar, e era alimentado por 
carvão coque.
FIGURA 2 – FORNO CUBILÔ
FONTE: <http://www.brattimetalmecanica.com.br/imagens/produtos/grandes/forno%20cubilo2.jpg>. 
Acesso em: 18 maio 2020.
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO HISTÓRICA
7
A introdução do carvão coque (carvão vegetal) na fundição de metais 
representou um dos grandes avanços da tecnologia de produção do ferro gusa. O carvão 
mineral já era utilizado como combustível nos altos-fornos, mas sua ignição e reatividade 
baixa dificultavam o processo e prejudicava a qualidade do ferro, agora com o carvão 
coque, ou carvão vegetal, a qualidade do ferro tornou-se superior, pois este carvão mais 
reativo fornecia uma quantidade maior de carbono ao banho metálico (MEDEIROS, 2009).
NOTA
O forno cubilô foi o responsável por grande parte da produção de ferro 
fundido no mundo. Ele funciona por meio da intercalação de camadas de coque 
com sucata e ferro gusa, e por gravidade a camada se derretia e era alimentado 
continuamente por novas camadas de carvão e carga metálica (MEDEIROS, 2009).
Depois surgiram outros tipos de fornos, como o alimentado por arco-
voltaico, que possuía dois grandes eletrodos de grafite que são introduzidos 
no banho da carga metálica, onde descarregasse uma enorme descarga elétrica, 
derretendo o metal. Outros tipos de fornos são os de indução (elétrico por meio 
de bobinas), a gás e o forninho a óleo (MEDEIROS, 2009).
O princípio básico de todos os fornos é o mesmo, fornecer temperatura 
elevada e suficiente para fundir o metal, a diferença está nos mecanismos 
utilizados. De acordo com a evolução do mundo, o homem se tornou cada vez 
mais capaz de produzir coisas novas e se aperfeiçoar no processo de fundição.
3 FUNDIÇÃO A CAMINHO DA INDÚSTRIA 4.0
Caro acadêmico, você já deve ter ouvido falar sobre a indústria 4.0, mas 
vamos aprofundar um pouco o conhecimento sobre ela, vamos lá!
A Indústria 4.0 nasceu através de uma visão de negócios voltada à 
transformação digital, e o seu nome veio de um projeto da indústria alemã, 
denominado Plattform Industrie 4.0, lançado em 2011, na Feira de Hannover 
(SACOMANO et al., 2018).
De acordo com Sacomano e colaboradores (2018), a Indústria 4.0 consiste 
na integração de tecnologias de informação e comunicação que permitem alcançar 
novos patamares de produtividade, flexibilidade, qualidade e gerenciamento, 
e isso possibilita a geração de novas estratégias e modelos de negócio para a 
indústria.
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
8
A Indústria 4.0 é considerada a Quarta Revolução Industrial ou o Quarto 
Paradigma de Produção Industrial.
NOTA
De um modo geral, a Indústria 4.0 requer uma menor quantidade de mão 
de obra dentro das indústrias, devido à maior presença equipamentos e processos 
automatizados, isto significa que o ser humano está sendo substituído por robôs 
que possuem cabeças pensantes desenvolvidas pela engenharia.
FIGURA 3 – INDÚSTRIA 4.0
FONTE: Sacomano et al. (2018, p. 14)
E é claro que o processo de fundição não ficaria fora disso, de acordo com 
Sousa (2018, p. 1), em Portugal:
A indústria portuguesa de fundição assume como objetivo estratégico, 
chegar em 2030 com uma pegada ecológica neutra, ou quase neutra, 
pela valorização dos resíduos que gera, e também pelo investimento 
em eficiência energética. Onde o propósito é conciliar desperdício zero 
e inovação, transformando o setor em um exemplo bem-sucedido da 
Indústria 4.0 à escala europeia e mundial.
Não só em Portugal, mas no mundo inteiro, estão sendo abordados 
novas possibilidades e tecnologias de produção que são voltadas à inserção da 
Indústria 4.0 no processo de fundição. De acordo com Sacomano et al. (2018, p. 
13-14), no Brasil:
A indústria do futuro, as máquinas, com sua comunicação, integração 
e conectadas entre si com sofisticados softwares e sensores, irão 
difundir as tecnologias da manufatura avançada para os demais 
setores da economia. A indústria,devido a sua maior exposição com 
a concorrência internacional, com produtos de alta tecnologia tende a 
se atualizar mais intensamente para atender às necessidades impostas 
por essa nova tendência (SACOMANO et al., 2018, p. 13-14).
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO HISTÓRICA
9
LEITURA COMPLEMENTAR
QUARTA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
Alimentadas pelo cinema e pelos livros de ficção científica, as pessoas 
sempre mantiveram um imaginário futurista com carros que voam, robôs que 
possuem um comportamento muito próximo do humano e outros produtos da 
criatividade. No entanto, apesar de tudo isso fazer parte de uma fantasia coletiva, 
é uma realidade da qual não estamos tão distantes. Se no nosso dia a dia a internet 
das coisas está prestes a nos deixar ainda mais conectados, no mundo empresarial 
a indústria 4.0 vem promovendo uma verdadeira revolução nos processos, nas 
relações e nos hábitos de consumo.
O impacto é forte a ponto de esse movimento ter recebido o nome de 
Quarta Revolução Industrial. Na primeira, tivemos o advento das máquinas a 
vapor e do uso do carvão como combustível. Na segunda, a eletricidade foi a 
grande invenção, também causando uma grande transformação nos modos de 
produção.
Na sequência, a terceira trouxe a automação das máquinas, o uso dos 
computadores, a internet e um prenúncio do que estava por vir: a digitalização 
e o mundo virtual, que estão colocando a humanidade em outro patamar de 
interação e desenvolvimento. Aquelas previsões futurísticas começam, em certa 
medida, a fazer um pouco de sentido diante das possibilidades que dispomos.
Bom, mas diante disso, qual é o futuro que está reservado para as 
empresas? Não podemos dizer com exatidão, mas, com certeza, é algo bem 
promissor, com enorme potencial de redução de custos, aperfeiçoamento de 
processos produtivos, interação e outros importantes elementos.
Nos sentimos seguros para dizer também que ficar de fora dessa revolução 
significará prejuízo. Isso porque não estamos falando de tendências, mas de 
realidade, de algo que está batendo na porta e entrando sem muita cerimônia. 
Além disso, as cifras movimentadas pela digitalização serão bilionárias, com 
grandes investimentos envolvidos e resultados satisfatórios.
Afinal, o que a indústria 4.0 pôde trazer de novo? Na essência, a principal 
novidade para o ambiente das empresas é a conectividade.
 
A partir da digitalização, toda a fábrica estará conectada, desde a produção 
até o sistema de logística e os departamentos de marketing e vendas. Máquinas 
conversarão com máquinas e também com peças, com ferramentas e com seres 
humanos. Tudo isso por meio de sistemas ciber-físicos que enviam informações 
de um dispositivo para o outro. A partir dessa comunicação, interação e troca 
de informações, as próprias máquinas poderão, por exemplo, tomar as decisões 
para melhorar o processo produtivo ou até mesmo reduzir custos. Não será mais 
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
10
necessário fazer uma programação. Ao chegar nas máquinas, as peças estarão 
carregadas de informações e dirão aos equipamentos o que é necessário para que 
elas se tornem um produto final, verificando se eles serão capazes de realizar os 
processos.
Com isso, o planejamento e o controle da produção passarão a acontecer 
em tempo real, com ajustes muito mais rápidos e a possibilidade de otimização.
 As próprias máquinas poderão decidir a hora de aumentar ou reduzir a 
produção e ligar ou desligar. Dessa forma, ainda será possível aumentar o uso 
da capacidade, racionalizar a produção e reduzir o consumo de energia elétrica. 
Para o consumidor, o principal impacto dessa tecnologia é a personalização 
dos produtos. As empresas poderão entregar algo mais customizado na mesma 
velocidade que, hoje, produzem em série. Isso porque, novamente, as máquinas 
receberão diretamente os pedidos ou as informações de comportamento do 
cliente e oferecerão o que ele quer. E não para por aí. 
Os produtos também terão sensores que armazenarão informações sobre 
consumo que serão enviados às empresas e servirão para o aperfeiçoamento 
constante dessas soluções. Imagine comprar um tênis com o tamanho, as cores, a 
altura e o solado do que jeito que você deseja. 
É isso que é a indústria 4.0 promete, mas em uma escala muito maior, 
incluindo diversos setores da economia e formas de relação, tanto B2B (Business 
to Business) quanto B2C (Business to Consumer).
Um dos impactos previstos da indústria 4.0 na mão de obra é a drástica 
redução tanto de postos de trabalho quanto de funções repetitivas e mais braçais. 
O chão de fábrica como conhecemos hoje vai mudar. 
Os profissionais terão um papel mais estratégico, com conhecimento mais 
técnico e especializado. O trabalho tende a ser muito mais flexível, pois as pessoas 
terão de lidar com máquinas e sistemas inteligentes. Portanto, ao mesmo tempo 
em que muitas funções tendem a ser extintas, outras devem surgir. 
O estudo Man and Machine in Industry 4.0: How Will Tecnology Transform the 
Industrial Workforce Through 2025, do Boston Consulting Group (BCG), afirma que a 
previsão é de um aumento de 6% no número de empregos até 2025 na Alemanha, 
país em que o termo indústria 4.0 foi criado. Nesse crescimento, a tendência, 
de acordo com a pesquisa, é que aumente a demanda na área de tecnologia da 
informação, como os profissionais de mecatrônica com habilidade em software.
Novas especializações podem surgir desse contexto. O trabalho com os 
dados, por exemplo, criará uma demanda maior por profissionais capacitados 
para analisá-los. Da mesma maneira, o design terá de atuar no desenvolvimento 
de novas interfaces para a relação entre seres humanos e máquinas.
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO HISTÓRICA
11
Com a tecnologia praticamente tomando conta dos processos de 
manufatura, uma das exigências naturais que as empresas farão é justamente 
a flexibilidade para se adaptar ao meio. Isso significa que as pessoas deverão 
demonstrar habilidade para lidar com diferentes tecnologias e interesse no 
aprendizado constante em relação às novas funções que surgirão nesse horizonte. 
No dia a dia, isso representa a necessidade de muito estudo, pesquisa e capacitação. 
Os profissionais deverão cada vez mais correr em busca de conhecimento para 
compreender esse novo momento e estarem prontos para ele. Termos como big 
data, internet das coisas e computação na nuvem não podem mais passar batidos.
Em paralelo a isso, as empresas exigirão um perfil multidisciplinar, ou 
seja, não basta mais estar focado em uma única competência. É importante ter 
boa qualificação e ser especialista em alguma área. No entanto, será fundamental 
também ter conhecimento sobre outros setores e transitar bem entre eles, pois 
conversarão em uma frequência muito maior. 
A qualificação profissional, inclusive, será tema ainda mais recorrente. Se 
hoje as empresas se desdobram em busca dos melhores colaboradores, a indústria 
4.0 intensificará essa corrida. A competição pelos talentos será mais acirrada na 
medida em que a tecnologia for avançando. Diante desse contexto, é importante 
que as empresas invistam em qualificação de mão de obra, oferecendo capacitação 
constante para seus colaboradores e incentivando a busca por conhecimento. 
Os empresários e gestores precisam ter em mente que isso não é gasto, mas 
investimento.
FONTE: <http://alvarovelho.net/attachments/article/114/ebook-a-industria-4.0-e-a-revolucao-di-
gital.pdf>. Acesso em: 18 maio 2020.
12
Neste tópico, você aprendeu que:
• A Idade dos Metais, entre 5000 a.C. até 4000 a.C., é marcada pela enorme 
conquista tecnológica para o homem, através do desenvolvimento da 
metalurgia e suas técnicas.
• Os materiais são tão marcantes que as sociedades antigas eram chamadas de 
acordo com o nível de seu desenvolvimento material (Idade da Pedra, Idade do 
Bronze, Idade do Ferro).
• A relação entre a cerâmica em fornos e os primeiros metais fundidos é de 
extrema importância.
• Os hititas desenvolveram então, um equipamentoque pudesse juntar todas as 
soluções para fundir o ferro e superar os desafios.
• Na Primeira Revolução Industrial, devido às inúmeras transformações 
econômicas e sociais na Europa e no mundo, possibilitaram uma maior oferta 
e barateamento no custo do ferro moldado.
• Já no início dos anos 1990, foi criado um dos fornos de maior sucesso nas 
fundições, o nome dele: cubilô.
• Depois surgiram outros tipos de fornos, como o alimentado por arco-voltaico, 
o de indução (elétrico por meio de bobinas), a gás e o forninho a óleo.
• A Indústria 4.0 nasceu através de uma visão de negócios voltada à 
transformação digital.
• A Indústria 4.0 requer uma menor quantidade de mão de obra dentro das 
indústrias, e consequentemente mais equipamentos automatizados.
RESUMO DO TÓPICO 1
13
1 Os materiais possuem grande influência na vida e na cultura dos povos, 
desde a antiguidade, a descoberta de novos materiais e técnicas de 
manipulação, visando adequá-los às necessidades humanas cotidianas, 
têm ditado o desenvolvimento e o crescimento das sociedades. Então em 
que período foi relatado que o homem já possuía conhecimento sobre os 
processos de fundição?
2 Na Idade dos Metais, houve a descoberta de novos materiais e técnicas de 
manipulação destes pelo homem, surgiu-se então a fundição, para que o 
homem pudesse melhorar suas ferramentas e utensílios no dia a dia. Como 
se deu o desenvolvimento da fundição na época? Quais eram as maiores 
dificuldades encontradas pelo homem? 
3 A Indústria 4.0 é considerada a Quarta Revolução Industrial ou o Quarto 
Paradigma de Produção Industrial. Discorra sobre a Indústria 4.0.
AUTOATIVIDADE
14
15
TÓPICO 2 — 
UNIDADE 1
PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS 
À FUNDIÇÃO
1 INTRODUÇÃO
Com a necessidade de combinar as especificações exigidas para 
determinado produto, com um conjunto de propriedades (resistência mecânica, 
dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, condutividade elétrica, 
entre outros) para o bom desempenho deste objeto, são usados processos que 
dão forma (geometria, dimensões, acabamento superficial) ao metal puro ou liga 
metálica.
De acordo com Kiminami, Castro e Oliveira (2013) podem existir produtos 
metálicos de diversas formas, de pequenas dimensões, como o filamento de uma 
lâmpada, e alguns com grandes dimensões como um rotor de turbina de uma 
hidroelétrica; alguns com geometrias simples, como os fios condutores, e outros 
com geometrias complexas, por exemplo, um bloco de motor de automóvel; 
alguns com precisão dimensional bastante rigorosa, como da ponta de uma 
caneta esferográfica, e outras com precisão dimensional pouco rigorosa, como de 
uma tampa de bueiro, entre outras especificações.
E quanto às propriedades especificadas para um determinado produto 
metálico podem ser as propriedades mecânicas (resistência mecânica, dureza, 
tenacidade, resistência à fadiga, resistência à fluência, módulo de elasticidade, 
usinabilidade, conformabilidade, resistência ao impacto, entre outras), 
propriedades não mecânicas (térmicas, óticas, magnéticas, elétricas), propriedades 
de superfície (resistência à corrosão, oxidação, fricção, abrasão, desgaste, 
dureza superficial, entre outras), propriedades estéticas (aparência e textura), 
propriedades de produção (facilidade de fabricação, de união, de acabamento, de 
montagem) e propriedades ou atributos econômicos (preço e disponibilidade do 
material e de processo) (KIMINAMI; CASTRO; OLIVEIRA, 2013).
Assim, existe diversos fatores que podem contribuir para a escolha 
adequada do método de fabricação para se fazer um objeto ou peça. Os principais 
meios de processamento de produtos metálicos são: fundição, soldagem, 
conformação plástica, usinagem e metalurgia do pó. Este livro irá se aprofundar 
no processamento por fundição.
Caro acadêmico, antes de estudarmos sobre o processo de fundição mais 
afundo, você deve saber as principais propriedades dos materiais metálicos, e 
também características, elementos, as classificações dos fundidos ferrosos e não 
ferrosos, vamos lá!
16
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
2 METAIS
De acordo com Callister (2008), os materiais metálicos, são normalmente 
combinações de elementos metálicos que apresentam um grande número de 
elétrons livres, ou seja, eles não estão presos a um único átomo. E essa nuvem 
eletrônica confere aos metais, boas propriedades elétricas e térmicas, de um modo 
geral são excelentes condutores elétricos e térmicos. Possuem ainda, resistência 
mecânica relativamente alta, alta rigidez, boa ductilidade, conformabilidade e 
resistência ao impacto, sendo muito utilizados em estruturas.
Os metais mais comuns no nosso dia a dia são: alumínio, zinco, ferro 
fundido, níquel, titânio, cobre, magnésio, aço. Além destes, as ligas metálicas, 
como o bronze (Cu-Sn), o latão (Cu-Zn) e o Zamac (Al-Cu-Mg-Zn), por exemplo, 
permitem uma combinação de propriedades individuais dos metais, ampliando 
suas faixas de utilização. A Figura 4 apresenta os elementos da tabela periódica, 
sendo os que aparecem em fundo cinza, os elementos inerentemente metálicos na 
natureza.
FIGURA 4 – TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS
FONTE: Shackelford (2008, p. 23)
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
17
3 TIPOS DE FUNDIDOS
É de fundamental importância que você, acadêmico de engenharia 
mecânica, conheça e estude os ferros fundidos, pois estes constituem uma classe de 
materiais de vital importância dentro da indústria, devido as suas características 
e propriedades que lhes permite aplicações industriais que antes eram exclusivas 
dos aços.
De acordo com Casotti, Bell Filho e Castro (2017) os fundidos podem ser 
classificados como ferrosos ou não ferrosos, conforme mostra a Figura 5.
FIGURA 5 – TIPOS DE FUNDIDOS
Tipos de Fundidos
Ferrosos
Não Ferrosos
Ferro fundido branco
Ferro fundido mesclado
Ferro fundido cinzento
Ferro fundido nodular
Ferro fundido vermicular
Ferro fundido maleável
Aço
Alumínio
Outros
FONTE: Casotti, Bell Filho e Castro (2017, p. 13)
A seguir, serão apresentados e detalhados os fundidos ferrosos e os 
fundidos não ferrosos.
3.1 FUNDIDOS FERROSOS
Os metais ferrosos são ligas de ferro com carbono [...] que se dividem em 
aço e em ferros fundidos (MALISHEV; NIKOLAIEV; SHUVALOVE, 1970).
Caro acadêmico, antes de conhecer um pouco mais sobre cada fundido 
ferroso, é de fundamental importância aprender sobre o diagrama de equilíbrio 
de fases do Fe-C, para a faixa correspondente aos ferros fundidos, demonstrado 
na Figura 6, onde as linhas tracejadas representam o equilíbrio com grafita, e as 
linhas sólidas representam o equilíbrio com a cementita, e há também equilíbrios 
que não são alterados pela presença de grafita ou cementita.
18
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
Existem dois diagramas de fases Fe-C, o estável e o metaestável, no sistema 
Fe-C estável, observa-se que na reação eutética, ocorre a formação da grafita, já 
na reação eutética do sistema Fe-S metaestável não ocorre a formação da grafita, 
mas sim da cementita.
Logo, a cementita é um composto metaestável que possui 6,7% em peso 
de C, que pode dissociar-se e formar grafita (100% de C) devido à presença de 
silício na liga, em teores maiores que 1% e a resfriamentos mais lentos. Esse 
diagrama é correspondente à liga binária Fe-C, onde o principal elemento de liga 
é o Carbono.
FIGURA 6 – DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
FONTE: Colpaert (2008, p. 34)
De acordo com Chiaverini (1996), algumas considerações principais 
podem ser feitas, ao analisar os fenômenos que ocorrem na faixa relativa aos 
ferros fundidos, são elas:
• Ao teor de carbono de 4,3%, temperatura de 1148 ºC, identificado na Figura 
6 como ponto C, corresponde a liga de mais baixo ponto de solidificação ou 
fusão, sendo chamada de liga eutética.
• As ligas entre 2,0 e 4,3% de carbono são chamadas hipoeutéticas.
• As ligas com teor de carbono acima de 4,3% são chamadas hipereutéticas.
C
TÓPICO2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
19
• Ao resfriar lentamente uma liga binária Fe-C com teor de carbono correspondente 
à liga eutética (Ponto C), verifica-se que, exatamente no Ponto C, a mesma se 
solidifica, havendo em equilíbrio duas fases: austenita de um lado e cementita 
do outro lado. Esse eutético cristalizado é chamado de ledeburita e é constituído 
de um fundo de cementita com aproximadamente 6,7% de carbono e cristais 
dendríticos de austenita, contendo 2,0% de carbono.
Então, de acordo com Colpaert (2008), os ferros fundidos são ligas à 
base de ferro, com composição química próxima ao eutético ferro-carbono. A 
definição clássica que separa aços e ferros fundidos emprega o limite de 2% de 
carbono, sendo que os ferros fundidos contêm teores de carbono superiores a 2%, 
já os aços, contém teores de carbono inferiores a 2%.
Chiaverini (1996) define ferro fundido como uma liga ternária Fe-C-Si, 
pois o silício está frequentemente presente em teores superiores ao do próprio 
carbono. O carbono dissolvido no ferro sólido pode estar presente em duas 
formas nos ferros fundidos:
• Cementita: carboneto de ferro, composto cristalino, duro e quebradiço, 
encontrado em alguns aços e no ferro fundido sob a forma de lâminas ou 
plaquetas.
•	 Grafita: variedade alotrópica do carbono natural ou sintético.
Os ferros fundidos podem ainda ser classificados em:
• Ferro fundido branco: cuja fratura mostra uma coloração clara (donde a 
sua denominação), caracterizado por apresentar como elementos de liga 
fundamentais o carbono e o silício, mas cuja estrutura, devido às condições de 
fabricação e menor teor de silício, apresenta o carbono quase inteiramente na 
forma combinada (Fe3C).
• Ferro fundido cinzento: cuja fratura mostra uma coloração escura (donde 
a sua denominação), caracterizada por apresentar como elementos de liga 
fundamentais o carbono e o silício e estrutura em que uma parcela relativamente 
grande do carbono está no estado livre (grafita lamelar) e outra parcela no 
estado combinado (Fe3C).
• Ferro fundido mesclado: cuja fratura mostra uma coloração mista entre 
branca e cinzenta (donde a sua denominação), caracterizado igualmente por 
uma mescla de proporções variáveis de ferro fundido branco e ferro fundido 
cinzento.
• Ferro fundido nodular: caracterizado por apresentar, devido a um tratamento 
realizado ainda no estado líquido, carbono livre na forma de grafita esferoidal, o 
que confere ao material, característica de boa ductilidade, donde a denominação 
frequente para esse material de ferro fundido dúctil.
• Ferro fundido vermicular: também chamado de ferro fundido de grafita 
compactada, é caracterizado pelo fato da grafita apresentar-se em “escamas”, 
ou seja, com a forma de plaquetas ou estrias, motivo pelo qual tem sido 
também designado por “quase-escama”. É um material intermediário entre 
20
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
o ferro fundido cinzento e o ferro nodular, possui da fundibilidade do ferro 
fundido cinzento, com melhor resistência mecânica e alguma ductilidade. Sua 
comercialização é relativamente recente.
• Ferro fundido maleável: caracterizado por ser obtido a partir do ferro fundido 
branco, mediante um tratamento térmico especial (maleabilização), resultando 
numa transformação de praticamente todo o ferro combinado em grafita na 
forma de nódulos (em vez de veios ou lamelas).
Agora que já vimos um pouco sobre os diferentes tipos de ferro fundido, 
vamos estudar e compreender como diferentes variáveis influenciam no processo 
de obtenção dos ferros fundidos.
A velocidade de resfriamento durante a solidificação do material influencia 
as propriedades mecânicas dos fundidos. Velocidades elevadas, promovidas por 
resfriamento contra superfícies metálicas (coquilhas ou resfriadores), favorecem 
a formação de cementita, enquanto que baixas velocidades, promovidas por 
resfriamento de areia, favorecem a formação da grafita (CASOTTI, 2008). 
Além disso, a adição de determinados elementos na liga, como silício (Si), 
níquel (Ni), cromo (Cr), magnésio (Mg), molibdênio (Mo), vanádio (V) e manganês 
(Mn), altera a microestrutura do fundido, modificando as suas propriedades de 
rigidez e ductibilidade. O silício, a alumínio, e o níquel favorecem a formação 
de grafita e conferem maior usinabilidade à peça. O cromo, o manganês, o 
molibdênio e o vanádio favorecem a formação de cementita, conferindo maior 
dureza e resistência mecânica à liga. O potássio e o enxofre são considerados 
impurezas e devem ser mantidos em baixas concentrações. O enxofre reduz a 
tenacidade do material e o potássio eleva a dureza. Teores acima de 0,5% de 
potássio causam forte fragilização da estrutura. O manganês também é utilizado 
como dissulfurante, para reduzir os efeitos do enxofre (CASOTTI, 2008).
Uma das classificações mais comuns dos ferros fundidos, faz uma relação 
com o aspecto de sua fratura: os fundidos que contém em sua microestrutura, a 
cementita, ou carboneto de ferro (Fe3C), apresentam, em geral, coloração mais 
clara, e a fratura é cristalina, com aspectos claros. Estes são chamados de ferros 
fundidos brancos e possuem elevada dureza, alta resistência mecânica e baixa 
tenacidade, isto é, o metal é duro e quebradiço. 
A grafita é um alótropo natural do carbono, e os fundidos que a contém em 
sua microestrutura, apresentam coloração mais escura e a fratura apresenta um 
aspecto escuro e acinzentado. Estes são chamados de ferros fundidos cinzentos 
e possuem baixa dureza, mas apresentam uma boa usinabilidade.
Com o passar dos anos, foi possível exercer um controle na morfologia 
da grafita durante a solidificação, ampliando as variações possíveis e o controle 
das propriedades das ligas que contém grafita, então, surgiu outra classificação 
dos ferros fundidos que contém grafita, referente à microestrutura da grafita, que 
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
21
dependem da forma e a maneira como a grafita se distribui. Sendo eles: ferros 
fundidos lamelares (ferro fundido mesclado), nodulares e vermiculares (ferro 
fundido de grafita compactada).
• O ferro fundido lamelar ou mesclado apresenta uma fratura com coloração 
mista entre branca e cinzenta, e apresenta uma mistura de proporções variáveis 
de ferro fundido branco e ferro fundido cinzento.
• O ferro fundido nodular apresenta o carbono livre na forma de grafita 
esferoidal, o que confere a este fundido, boa ductilidade aliada a um alto 
desempenho em resistência mecânica.
• O ferro fundido vermicular ou	ferro	fundido	de	grafita compactada apresenta 
a grafita em “escamas”, com a forma de estrias. Este ferro fundido é considerado 
como um intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro nodular, isto 
é, possui a fundibilidade do fundido cinzento, aliado com a boa ductilidade e 
resistência do nodular.
O Quadro 1 mostra a faixa de composição dos principais tipos de ferros 
fundidos, sem elementos de liga.
QUADRO 1 – FAIXA DE COMPOSIÇÃO DE FERROS FUNDIDOS COMUNS
Tipo Composição química %
C Si Mn S P
Branco 1,8/3,6 0,5/1,9 0,25/0,80 0,06/0,20 0,06/0,20
Maleável 2,2/2,9 0,9/1,9 0,15/1,20 0,02/0,20 0,02/0,20
Cinzento 2,5/4,0 1,0/3,0 0,20/1,00 0,02/0,25 0,02/1,00
Nodular 3,0/4,0 1,8/2,8 0,10/1,00 0,01/0,03 0,01/0,10
Vermicular 2,5/4,0 1,0/3,0 0,20/1,00 0,01/0,03 0,01/0,10
FONTE: Chiaverini (1996, p. 472)
Querido acadêmico, vamos agora conhecer um pouco mais sobre a 
microestrutura de cada ferro fundido aqui descrito.
3.1.1 Ferro fundido branco
Entre as principais propriedades dos ferros fundidos brancos, de um 
modo geral, estão a alta dureza, elevadíssima resistência ao desgaste e baixa 
ductilidade.
Os fundidos brancos são utilizados em aplicações que necessitam de 
dureza e resistência ao desgaste muito altas, mas que não necessite ser dúctil. Nos 
ferros fundidos brancos, não há formação de grafita, prevalecendo o equilíbrio 
metaestável com a cementita (Fe3C).
22
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOSSIDERÚRGICOS
Para fazer uma correta análise microestrutural da sua estrutura deve-
se considerar a presença do silício no ferro fundido. Uma análise simplificada 
sobre o diagrama ferro-carbono metaestável é instrutiva para a compreensão das 
microestruturas possíveis de se observar (COLPAERT, 2008).
Existem três estruturas nos ferros fundidos brancos, em função da sua 
composição química em comparação com a composição do líquido eutético, são 
elas:
• Ferros fundidos brancos hipoeutéticos.
• Ferros fundidos brancos eutéticos.
• Ferros fundidos brancos hipereutéticas.
A Figura 7 demonstra o diagrama ferro-carbono mestaestável e suas 
evoluções microestruturais possíveis para os ferros fundidos brancos.
FIGURA 7 – DIAGRAMA FERRO-CARBONO METAESTÁVEL. A EVOLUÇÃO MICROESTRUTURAL 
DE FERRO FUNDIDO BRANCO: HIPOEUTÉTICO (3%C), EUTÉTICO (4,3%C) E HIPEREUTÉTICO 
(5,4%C) É APRESENTADA DE FORMA SIMPLIFICADA, NESTE SISTEMA BINÁRIO
FONTE: Colpaert (2008, p. 24)
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
23
No ferro fundido branco hipoeutético, as dendritas de austenita se 
transformam em perlita, e a ledeburita transformada, entre as dendritas, é 
composta por cementita e perlita.
A Figura 8 mostra a micrografia de um ferro fundido branco hipoeutético, 
cuja perlita é representada pela cor escura e a cementita é a cor branca.
FIGURA 8 – MICROGRAFIA DO FERRO FUNDIDO BRANCO HIPOEUTÉTICO, ATACADO 
POR NITAL
FONTE: Adaptada de Colpaert (2008)
Já os ferros fundidos brancos hipereutéticos, na temperatura ambiente, 
são constituídos de cristais alongados de cementita, cercados por ledeburita, 
como mostrado na Figura 9. 
FIGURA 9 – MICROGRAFIA DO FERRO FUNDIDO BRANCO HIPEREUTÉTICO, ATACADO 
POR PICRAL
FONTE: Adaptada de Colpaert (2008)
24
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
Já os ferros fundidos brancos eutéticos, são formados apenas por 
ledeburita, como mostrado na Figura 10, onde pode-se observar pequenas áreas 
de perlita em uma matriz de cementita.
FIGURA 10 – MICROGRAFIA DO FERRO FUNDIDO BRANCO EUTÉTICO, ATACADO POR PICRAL
FONTE: Adaptada de Colpaert (2008)
3.1.2 Ferro fundido cinzento
As principais propriedades dos ferros fundidos cinzentos são: boa 
resistência mecânica, alta capacidade de amortecimento de vibrações, excelente 
usinabilidade, baixa ductibilidade, tenacidade superior à do ferro fundido branco 
e baixo ponto de fusão.
Este é o tipo mais utilizado de ferro fundido, devido ao seu baixo custo 
e boas propriedades, e algumas das suas aplicações: discos de freios, blocos e 
cabeçotes de motor etc.
FIGURA 11 – PEÇA FUNDIDA FABRICADA COM FERRO FUNDIDO CINZENTO
FONTE: <http://www.indianapolis.com.br/imagens/informacoes/fundicao-ferro-fundido-cinzen-
to-07.jpg>. Acesso em: 18 maio 2020.
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
25
A sua micrografia, mostrada na Figura 12, apresenta uma parcela 
relativamente grande de carbono livre (grafita), e sua morfologia mais comum é 
a de lamelas.
FIGURA 12 – MICROGRAFIA DO FERRO FUNDIDO CINZENTO, SEM ATAQUE
FONTE: Adaptada de Colpaert (2008)
3.1.3 Ferro fundido mesclado
As propriedades mecânicas dos ferros fundidos mesclados, são 
intermediárias entre as propriedades dos ferros fundidos brancos e cinzentos, 
logo, possuem alta dureza e resistência ao desgaste, e também tenacidade e 
elevada condutividade.
O ferro fundido mesclado é o ferro fundido branco que, por causa da 
presença de altos teores de silício, ou por causa da velocidade do resfriamento, 
apresenta uma microestrutura final, mostrada na Figura 12, composta por 
cementita na superfície e grafita no núcleo.
FIGURA 12 – MICROGRAFIA DO FERRO FUNDIDO MESCLADO, ATACADO POR PICRAL
FONTE: Adaptada de Colpaert (2008)
26
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
3.1.4 Ferro fundido nodular
As propriedades do ferro fundido nodular são: alta ductibilidade, 
resistência mecânica, tenacidade e resistência à tração.
Neste ferro fundido, o carbono se encontra na forma de grafita esferoidal, 
como mostrado na Figura 13, o qual é alcançada, através de elementos 
nodularizantes como o manganês, o célio, e o cálcio.
O ferro fundido nodular é obtido através do ferro fundido cinzento, 
acrescentando pequenas quantidades desses elementos nodularizantes, que 
promovem a formação de nódulos de grafita devido a atuarem como elementos 
desoxidantes e dessulfurantes, aumentando a energia de interface grafita-líquido.
FIGURA 13 – MICROGRAFIA DO FERRO FUNDIDO NODULAR, SEM ATAQUE
FONTE: Adaptada de Colpaert (2008)
3.1.5 Ferro fundido vermicular
As propriedades do ferro fundido vermicular, são intermediárias entre o 
ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular, isto é, é possível aliar resistência 
e tenacidades excelentes e manter a condutividade térmica elevada. Por esta 
razão, são utilizados para a construção de blocos de motores diesel.
Sua morfologia intermediária, ocorre na transição da grafita lamelar do 
fundido cinzento, e a grafita esferoidal do fundido nodular, sendo assim, uma 
morfologia de complexa e difícil caracterização, como mostrado na Figura 14.
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
27
FIGURA 14 – MICROGRAFIA DO FERRO FUNDIDO VERMICULAR, ATACADO POR NITAL 10%
FONTE: Adaptada de Colpaert (2008)
3.1.6 Ferro fundido maleável
O ferro fundido maleável é obtido através de tratamento térmico 
adequado do ferro fundido branco, e por isso suas propriedades são: maior 
ductibilidade, mesma dureza e mesma resistência à tração, à fadiga, e ao 
desgaste que as apresentadas pelo ferro fundido branco (CASOTTI; BELL 
FILHO; CASTRO, 2017).
FIGURA 15 – MICROGRAFIA DO FERRO FUNDIDO MALEÁVEL, SEM ATAQUE
FONTE: Adaptada de Colpaert (2008)
28
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
4 AÇOS
Chiaverini (1996, p. 54), define os aços como “ligas de ferro-carbono 
contendo geralmente de 0,008% até cerca de 2,0% de carbono, além de certos 
elementos residuais resultantes do processo de fabricação”.
O preparo do aço depende de três componentes básicos: coque (carvão 
vegetal), calcário e minério de ferro. Em sua fabricação, primeiramente é feita 
a introdução de coque, calcário e minério de ferro dentro de um alto-forno. O 
coque é utilizado como combustível e como “capturador” do oxigênio associado 
ao minério de ferro. Uma vez aquecido, o calcário decompõe-se em cal e CO2, 
de modo que a cal se incorpora à escória, reduzindo sua temperatura de fusão e 
permitindo que a escória saia líquida por cima do ferro. Dessa maneira, o calcário 
facilita a separação do ferro fundido da “escória”, realizando uma extração 
preliminar das impurezas do metal. O ferro fundido resultante ainda contém alto 
teor de impurezas, contaminantes (enxofre, silício e magnésio) e carbono, sendo 
denominado ferro-gusa (CASOTTI, 2008).
FIGURA 16 – ESQUEMA DO FUNCIONAMENTO DO ALTO-FORNO
FONTE: <https://bit.ly/2ZJwNzN>. Acesso em: 18 maio 2020.
Os elementos chamados de contaminantes encontram-se em quantidades 
não controladas para a formação do aço, tornando-se necessária a aplicação de 
um processo de refino, onde o ferro-gusa é recolhido do alto-forno e levado a 
um conversor. A temperatura média chega a 1600 ºC, sendo submetido a injeção 
de um sopro de oxigênio puro. Controlando rigidamente a quantidade de 
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
29
oxigênio, fixa-se o teor de impurezas que se pretende eliminar. Os componentes 
indesejáveis reagem com o oxigênio, formando compostos voláteis. As reações 
que acontecem dentro do conversor liberam energia, de modo que o processo se 
torna autossustentável, sendo desnecessário realimentá-lo com energia externa 
(CASOTTI; BELL FILHO; CASTRO, 2017).
Então, do conversor, sai o aço comum, que pode ser vazado em moldes e 
então solidificado, formando os chamados lingotes. O processo feito no conversor 
é relativamente rápido e produz aço em grande escala.
O processo de fundição de peças em aço é similar tecnicamenteao de 
fundição em outras ligas ferrosas. As indústrias de construção civil são as 
maiores demandantes de peças fundidas em aço (CASOTTI; BELL FILHO; 
CASTRO, 2017).
5 FUNDIDOS NÃO FERROSOS
Os fundidos não ferrosos são ligas que não têm ferro em sua composição, 
e são eles: alumínio, zinco, cobre e magnésio.
O mais importante deles, é o alumínio, sendo que no mundo, cerca de 
75% dos fundidos não ferrosos são produzidos em alumínio. De acordo com 
Casotti, Bell Filho e Castro (2017), a indústria do alumínio é o maior consumidor 
industrial de energia elétrica, chegando a consumir cerca de 1% de toda a energia 
gerada no mundo e o equivalente a cerca de 7% de todo o consumo industrial. No 
Brasil, a indústria do alumínio é responsável por mais de 6% do total de energia 
elétrica consumida, incluindo a proveniente de autogeração.
As ligas metálicas não ferrosas podem ser classificadas como: ligas leves: 
alumínio (Al), magnésio (Mg), titânio (Ti) e berílio (Be); ligas de cobre (Cu): 
latões, cobre-níquel e bronze; ligas para alta temperatura: níquel (Ni); ligas de 
baixo ponto de fusão: chumbo (Pb), estanho (Sn) e zinco (Zn); ligas refratárias: 
molibdênio (Mo), tântalo (Ta), tungstênio (W) e nióbio (Nb) (TÂMEGA, 2017).
Quanto ao uso, em geral, as ligas metálicas não ferrosas são resistentes à 
corrosão e ao desgaste, possuem boa condutividade elétrica, têm peso reduzido 
(algumas), boa resistência a altas temperaturas (outras) e rigidez específicas 
(TÂMEGA, 2017).
Caro acadêmico a seguir você aprenderá sobre algumas ligas metálicas 
não ferrosas e suas aplicações, de acordo com Tâmega (2017):
• Alumínio: construção civil e arquitetura; embalagens e contentores; aeronáutica 
e aeroespacial; indústrias de automóvel, ferroviária e naval; condutores 
elétricos de alta voltagem; utensílios de cozinha; ferramentas portáteis, entre 
outras.
30
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
• Magnésio: 50% como elemento de liga no alumínio; 12% dessulfurante e 
desoxidante; blocos de motor, volantes, apoios de assento, coluna de direção; 
raquetes, patins, tacos de golfe, bastões de beisebol, bicicletas, componentes 
diversos de aviação, ânodo de sacrifício de navios.
• Titânio: aeronáutica e aeroespacial; motores a jato, pás e discos de turbinas, 
processamento químico, implantes biomédicos, permutadores de calor.
6 CONCEITOS BÁSICOS
Medeiros (2009) define fundição como um processo de fabricação de 
peças metálicas por meio do vazamento de metal em estado líquido para dentro 
da cavidade de um molde de formato e medidas da peça que se deseja produzir. 
O principal objetivo da fundição é dar forma geométrica adequada ao 
metal, que é vertido no estado fundido para dentro de uma cavidade feita no 
interior de uma moldação. Ferreira (2010), define moldação como o conjunto 
de elementos em materiais apropriados que definem o molde, e sua função é 
dar forma a peça moldada, após a solidificação. Esta técnica é um exemplo da 
aplicação do princípio de Arquimedes de que “o líquido toma a forma do vaso 
que o contém”.
O termo fundido é dado à peça obtida pelo processo de fundição. O forno 
de fundição é o responsável por fundir os diferentes tipos de metais, ele é de 
fácil manuseio e instalação, e sua estrutura garante uma uniforme e homogênea 
distribuição de calor, garantindo a completa fundição do metal.
FIGURA 17 – EXEMPLO DE FORNO DE FUNDIÇÃO
FONTE: <https://bit.ly/2Bem3zv>. Acesso em: 18 maio 2020.
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
31
Através da fundição, as possibilidades de fabricação de peças são infinitas, 
cada fundição é um processo único e inúmeros tipos de peças podem ser obtidos, 
mesmo utilizando procedimento padrão, e moldes iguais. 
O processo de fundição parece simples: fundir o metal, vertê-lo no molde, 
deixá-lo resfriar e solidificar, mas existem vários fatores e variáveis que devem ser 
consideradas para resultar numa peça final bem-sucedida. A Figura 18 apresenta 
um fluxograma simplificado das operações para a produção de uma peça fundida 
que se aplica à maioria dos processos de fundição.
FIGURA 18 – FLUXOGRAMA SIMPLIFICADO DAS OPERAÇÕES BÁSICAS PARA A PRODUÇÃO DE 
UMA PEÇA FUNDIDA QUE SE APLICA À MAIORIA DOS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
FONTE: Kiminami, Castro e Oliveira (2013, p. 45)
Desenho técnico da peça
Modelagem
Modelo
Areia
preparada
ModelagemMacharia
Metal
líquido Molde
Vazamento e
solidificação
Rebarbação
e limpeza
Conjunto fundido
Desmoldagem
Reciclagem
com adição 
de areia nova
Areia
usada
Canais e 
massalotes
Peça 
semiacabada
Outros processos e
controle de qualidade
Peça acabada
Corte de
canais e 
massalotes
Fusão e 
tratamento
com adição
de metal
32
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
O processo de moldagem consiste em fabricar o molde com a cavidade 
na forma da peça a ser produzida. Nos casos em que os moldes são fabricados 
de areia, são usados os modelos, estes são geralmente feitos de madeira, e em 
torno dele a areia é conformada. Os chamados machos, fabricados na etapa da 
macharia, são peças de areia aglomeradas, que são colocadas no interior do 
molde, cuja função é produzir as partes ocas das peças fundidas.
FIGURA 19 – ILUSTRAÇÃO EM CORTE DE UM MOLDE DE AREIA PRODUZIDO POR 
COMPACTAÇÃO EM CAIXA
FONTE: Kiminami, Castro e Oliveira (2013, p. 52)
Depois de fabricado o molde, a liga metálica ou o metal puro é fundido 
em uma temperatura adequada aquele metal, e é realizado eliminação dos gases 
dissolvidos, para então, ser vazada para dentro do molde. O metal fundido 
adentra todas as cavidades do molde, e quando ele se solidifica, ele é retirado 
do molde.
Então a peça semiacabada, passa por diversas operações, que variam de 
acordo com o produto final, como limpeza, tratamentos térmicos e superficiais, 
usinagem, entre outros. Além de inspeção dimensional, ensaios mecânicos, 
reparo de defeitos, para então dar origem a peça acabada.
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
33
As sobras do material metálico são reaproveitadas, elas retornam para o forno, 
para serem fundidas, e então poderem ser usados no próximo processo de fundição, e a 
areia utilizada no molde, é tratada para que possa ser reciclada.
NOTA
A fundição inclui a fundição de lingotes e a fundição de peças. Os lingotes 
são as peças de formato mais simples que um processo de fundição pode produzir, 
para depois ser conformado de maneira mecânica por processos como laminação 
ou forjamento. Já a fundição de peças, envolve a produção de geometrias mais 
complexas que se assemelham à forma final da peça desejada.
Prezado acadêmico do curso de Engenharia, agora vamos aprender 
sobre as variáveis do processo de fundição, que estão diretamente relacionadas 
à qualidade e propriedades da peça fundida, são elas: fusão, vazamento e 
solidificação.
6.1 FUSÃO 
A qualidade da peça fundida final depende de diversas variáveis, e 
uma delas é a fusão. A composição química é um dos itens que devem ser 
controlados durante a etapa de fusão, pois a microestrutura e as propriedades 
da peça dependem não só do processamento como também da composição 
química. Devem ser assegurados que os procedimentos para que se obtenha 
uma distribuição homogênea dos elementos constituintes das ligas, dissolução 
completa e a minimização de perda por reações químicas secundárias como, por 
exemplo, oxidação (KIMINAMI; CASTRO; OLIVEIRA, 2013).
Caro acadêmico, as ligas mais utilizadas na fundição, por exemplo, a liga 
eutética Al-Si (Al-12% em peso de Si) e ligas-mãe (com altas concentrações de elementos 
de liga para serem diluídas), são adquiridas já prontas pelas indústrias de fundição. A partir 
de adições de elementos puros às ligas-mãe, ou pela simples mistura de elementos puros, 
as mais diversas ligas são elaboradas (KIMINAMI; CASTRO; OLIVEIRA, 2013).
NOTA
34
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
Para garantir que a composição do metal fundido a ser vazado para dentrodo molde seja a especificada, o conhecimento das exatas composições e purezas desses 
materiais utilizados é necessário (KIMINAMI; CASTRO; OLIVEIRA, 2013).
IMPORTANT
E
No metal fundido, geralmente estão presentes em grandes quantidades 
os gases dissolvidos. Quando o metal se solidifica, a estrutura sólida não é capaz 
de acomodar gás em grande quantidade, isto é, a solubilidade do gás decresce 
drasticamente com a mudança do estado líquido para o sólido. Logo, caso a 
quantidade de gases dissolvidos no metal líquido seja grande, quando ele se 
solidifica, os átomos dos gases rejeitados pelo metal em solidificação formam 
bolhas ou porosidade dentro da peça fundida, formando um defeito na peça 
(KIMINAMI; CASTRO; OLIVEIRA, 2013).
A porosidade presente na peça fundida, tem influência sobre suas propriedades 
mecânicas, comprometendo-as.
IMPORTANT
E
6.1.1 Técnicas para prevenção da porosidade nas 
peças fundidas
De acordo com Kiminami, Castro e Oliveira (2013), muitas técnicas são 
usadas para evitar a presença de porosidade na peça fundida, são elas:
• Prevenir a dissolução de gases no metal fundido, pela fusão em vácuo ou 
utilizando um fluxo protetor sobre o metal fundido que minimiza o contato 
com o ar.
• Temperaturas de superaquecimento (acima da temperatura de fusão da liga) 
podem ser mantidas baixas para minimizar a solubilidade de gases no metal 
líquido, uma vez que esta é diretamente proporcional à temperatura.
• Minimização de turbulência do fluxo de metal fundido, para minimização 
do contato do metal fundido com o ar, através da manipulação e vazamento 
cuidadoso do metal fundido durante o procedimento de vazamento.
• Projeto adequado do molde.
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
35
• Canais de vazamento devem possuir uma geometria que garanta a natureza de 
fluxo sem turbulência do metal fundido durante o preenchimento do molde.
6.1.2 Técnicas que removem os gases dissolvidos do 
fundido
Ainda, de acordo com Kiminami, Castro e Oliveira (2013), existem técnicas 
que possibilitam a remoção dos gases dissolvidos do metal fundido antes do 
vazamento deste no molde, e são elas:
• Desgaseificação a vácuo, técnica em que o metal fundido é colocado em um 
ambiente de baixa pressão, assim, o gás dissolvido no metal fundido tende a 
sair para estabelecer o equilíbrio com o ambiente.
• Passagem de bolhas de gases inertes ou de gases reativos através do metal 
fundido, fazendo com que ocorra uma diminuição do volume de gases 
dissolvidos pelo arraste deles por essas bolhas de gás intencionalmente 
introduzidas.
• Fazer com que os gases dissolvidos reajam com algo que resulte num composto 
de baixa densidade e que flote no metal fundido, podendo então, ser removido 
da superfície com a escória.
6.2 VAZAMENTO
O metal fundido quando vazado para o interior do molde, deve preencher 
toda a cavidade do molde antes que se solidifique, e caso isso não ocorra, a peça 
fundida acabada ficará incompleta. A fluidez, é um termo importante, e é a 
propriedade do metal em fluir.
De acordo com Kiminami, Castro e Oliveira (2013), a fluidez depende da 
composição química da liga, temperatura de fusão, intervalo de solidificação (diferença entre 
a temperatura em que tem início a solidificação-temperatura liquidus, e a temperatura em 
que a solidificação termina-temperatura solidus) e principalmente do superaquecimento 
(o quanto o metal fundido está acima da sua temperatura final de fusão, ou seja, da sua 
temperatura liquidus.
IMPORTANT
E
Caro acadêmico você deve estar se perguntando como é definida a 
temperatura de vazamento do metal fundido no molde. 
36
UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO A FUNDIÇÃO E PROCESSOS SIDERÚRGICOS
Pois então, ela é determinada pelo superaquecimento a ser utilizado no 
processo. Por exemplo, se for uma liga eutética Al-Si, cuja composição é Al-12% em 
peso de Si, onde a temperatura de fusão é de 577 °C, um superaquecimento de 50 
graus significa que a liga fundida está a uma temperatura de 627 °C (KIMINAMI; 
CASTRO; OLIVEIRA, 2013).
Se a temperatura utilizada for muito baixa, corre o risco do metal se solidificar 
antes que ocupe todas as cavidades do molde. E se a temperatura for muito alta, por mais 
que aumente a fluidez do metal fundido, pode trazer desvantagens como: aumento do 
consumo de energia no processo; possibilidade de ocorrer fluxo turbulento do metal 
fundido durante o preenchimento do molde, podendo causar erosão do molde ou 
aprisionamento de ar no metal líquido e para dentro do molde, aumento da oxidação do 
metal, aumento da solubilidade de gases (causando bolhas e porosidades).
IMPORTANT
E
6.3 SOLIDIFICAÇÃO
A solidificação consiste na transformação do líquido para o sólido e é 
fundamental no processo de fundição, pois sem ela, a peça não é formada.
Essa transformação depende da composição da liga, do material do molde, 
e do superaquecimento de cada processo de fundição.
Caro acadêmico, você sabia que as ligas eutéticas ou aquelas próximas às 
composições eutéticas, são as mais utilizadas na fundição?
NOTA
Na engenharia, dificilmente são utilizados os metais puros, utilizam-se, 
geralmente, as ligas metálicas. Com exceção das composições eutéticas que se 
solidificam semelhantemente ao metal puro, todas as ligas se solidificam em um 
intervalo de temperatura, como mostrado na Figura 20, e essa característica é 
determinante para a seleção de ligas usadas na fundição.
TÓPICO 2 — PRINCIPAIS CONCEITOS RELACIONADOS À FUNDIÇÃO
37
FIGURA 20 – ILUSTRAÇÃO DO DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DE UMA LIGA AL-SI INDICANDO AS 
COMPOSIÇÕES EUTÉTICA (AL-11,7% EM PESO DE SI), HIPOEUTÉTICA (AL-6% EM PESO DE SI) E 
HIPEREUTÉTICA (AL-18% EM PESO DE SI) E SUAS RESPECTIVAS CURVAS DE RESFRIAMENTO
FONTE: Kiminami, Castro e Oliveira (2013, p. 76)
A Figura 20 representa o diagrama de equilíbrio da liga Al-Si. Na 
solidificação da liga hipoeutética, com concentração Al-6% em peso de Si, dentro 
do intervalo de solidificação da liga, que é o intervalo de temperaturas entre as 
temperaturas liquidus e solidus, a liga se encontra nas duas formas, sólida e líquida.
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RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico, você aprendeu que:
• Os materiais metálicos são normalmente combinações de elementos metálicos 
que apresentam um grande número de elétrons livres, ou seja, eles não estão 
presos a um único átomo.
• Os fundidos podem ser classificados como ferrosos ou não ferrosos.
• Ferro fundido é uma liga ternária de Fe-C-Si onde os valores de carbono são 
superiores a 2%, também são chamados de fofos.
• Os ferros fundidos podem ainda ser classificados em: ferro fundido branco; 
ferro fundido cinzento; ferro fundido mesclado; ferro fundido nodular; ferro 
fundido vermicular; ferro fundido maleável; aços.
• Os fundidos não ferrosos são ligas que não têm ferro em sua composição, e são 
eles: alumínio, zinco, cobre e magnésio.
• O carbono dissolvido no ferro sólido pode estar presente em duas formas nos 
ferros fundidos: cementita e grafita.
• Aços são ligas de ferro-carbono contendo geralmente de 0,008% até cerca de 
2,0% de carbono, além de certos elementos residuais resultantes do processo 
de fabricação.
• Fatores como a velocidade de resfriamento e composição química influenciam 
as propriedades mecânicas dos fundidos.
• Os lingotes são as peças de formato mais simples que um processo de fundição 
pode produzir.
• O processo de fundição possui conceitos básicos.
39
1 Os metais mais comuns no nosso dia-a-dia são: alumínio, zinco, ferro 
fundido, níquel, titânio, cobre, magnésio, aço. Além destes, as ligas 
metálicas, como o bronze (Cu-Sn), o latão (Cu-Zn) e o Zamac (Al-Cu-Mg-
Zn), por exemplo, permitem uma combinação de propriedades individuais 
dos metais, ampliando suas faixas de utilização. Defina metais.
2 Os metais ferrosos são ligas de ferro com carbono que se dividem em aço e 
em ferros fundidos. Diferencie ferro fundido de aços.
3 Os ferros fundidos são ligas à base de ferro, com composição química 
próxima ao eutético ferro-carbono,