2.3 GASES NOS METAIS

Do ponto de vista do fundidor é muito importante conhecer quais são os gases solúveis no banho e em que quantidade e de que forma eles são incorporados, uma vez que gases são uma causa importante de defeitos das peças fundidas. Isto por que a solubilidade dos gases tende a diminuir com a queda de temperatura, obrigando o gás a se recombinar durante o resfriamento, gerando bolhas e porosidades na peça fundida. Se as medidas tomadas visando a minimização da absorção de gases não forem suficientes para eliminar os defeitos citados, pode ser preciso desgaseificar o metal líquido antes do vazamento.

Os gases bi-atômicos (H, N) são absorvidos numa quantidade que é proporcional à raiz quadrada da pressão parcial deste gás na atmosfera segundo a Lei de Sieverts. A Figura IV.10 mostra a variação da solubilidade do hidrogênio - que é considerado um dos mais nocivos - com a temperatura, para vários metais. Dos metais que aparecem nesta figura o mais crítico em relação a defeitos ocasionados pelo hidrogênio é o alumínio, pois como a solubilidade do hidrogênio no alumínio sólido é praticamente nula o gás tem que se recombinar gerando microporosidade em toda a peça. Já nas ligas ferrosas a presença do gás CO efetua um arraste do hidrogênio dissolvido, atuando como um

dependendo de sua composição química. dependendo de sua composição química.

Figura IV.10 - Solubilidade do Hidrogênio n

Figura IV.10 - Solubilidade do Hidrogênio n os Metais Versus Temperaturaos Metais Versus Temperatura

Fonte: Fundição - ABM  Fonte: Fundição - ABM 

A presença de nitrogênio dissolvido no banho não se constitui numa fonte de de- A presença de nitrogênio dissolvido no banho não se constitui numa fonte de de- feitos de fundição

feitos de fundição. Nos aços, esse . Nos aços, esse elemento elemento normalmente se normalmente se combina na combina na forma deforma de nitretos

nitretos ou ou carbonitretos carbonitretos que que atuam atuam como como endurecedores endurecedores da da matriz. matriz. Nas Nas ligas ligas não-não- ferrosas a solubilidade do nitrogênio é praticamente nula; daí ele ser usado - ferrosas a solubilidade do nitrogênio é praticamente nula; daí ele ser usado - principalmente em liga

principalmente em ligas de cobre s de cobre e de alumínio - e de alumínio - como desgaseificante, quando como desgaseificante, quando promovepromove o

o arraste do arraste do hidrogênio hidrogênio dissolvido.dissolvido.

Gases complexos como CO (em aços) e H

Gases complexos como CO (em aços) e H22O e SOO e SO22 (em ligas de cobre) também(em ligas de cobre) também

podem estar presentes nestes materiais. No caso de aços a presença de oxigênio (na podem estar presentes nestes materiais. No caso de aços a presença de oxigênio (na forma de FeO) em contacto com o carbono dissolvido no banho leva à formação de CO forma de FeO) em contacto com o carbono dissolvido no banho leva à formação de CO que é r

que é responsável pelo aesponsável pelo aspecto característico das bspecto característico das bolhas dos aolhas dos aços efervescentes. ços efervescentes. PorPor causa disso na produção de peças fundidas se utiliza sempre aço acalmado. A Figura causa disso na produção de peças fundidas se utiliza sempre aço acalmado. A Figura IV.11 apresenta, de forma esquemática, lingote efervescente (

IV.11 apresenta, de forma esquemática, lingote efervescente (aa), semi-acalmado (), semi-acalmado (bb) ) ee acalmado (

acalmado (cc), com redução gradual da porosidade de), com redução gradual da porosidade de aa parapara cc. Em ligas à base de cobre. Em ligas à base de cobre a solubilida

Figura IV.

Figura IV.11 11 - Lingote: - Lingote: ((aa) Efervescente; () Efervescente; (bb) Semi-acalmado e () Semi-acalmado e (cc) Acalmado) Acalmado

Fonte: Foundry Engineering  Fonte: Foundry Engineering 

Como o hidrogênio e outros gases penetram no banho? A umidade presente no ar, Como o hidrogênio e outros gases penetram no banho? A umidade presente no ar, nos refratários, na carga metálica ou nas ferramentas se dissocia a altas temperaturas nos refratários, na carga metálica ou nas ferramentas se dissocia a altas temperaturas com conseqüente absorção de hidrogênio e oxigênio pelo banho metálico. Assim é com conseqüente absorção de hidrogênio e oxigênio pelo banho metálico. Assim é importante pré-aquecer ferramentas e cadinhos, restringir o contato metal - gás através importante pré-aquecer ferramentas e cadinhos, restringir o contato metal - gás através dede uma escória ou fluxo protetor (cuidado pois os fluxos são geralmente higroscópicos) e, uma escória ou fluxo protetor (cuidado pois os fluxos são geralmente higroscópicos) e, mais importante ainda, utilizar a menor temperatura possível.

mais importante ainda, utilizar a menor temperatura possível.

Se ainda assim restar uma quantidade de gases dissolvidos que gerem porosidade Se ainda assim restar uma quantidade de gases dissolvidos que gerem porosidade será preciso recorrer

será preciso recorrer aos processos de eliminaaos processos de eliminação ção desses gases. São eles:desses gases. São eles:

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♦ Oxidação - redução:Oxidação - redução: recomendado para sistemas que apresentem solubilidade si-recomendado para sistemas que apresentem solubilidade si- multânea de hidrogênio e oxigênio, como por exemplo algumas ligas ã base de cobre. multânea de hidrogênio e oxigênio, como por exemplo algumas ligas ã base de cobre. A liga é fundida sob atmosfera oxidante, para minimizar a absorção de hidrogênio, e A liga é fundida sob atmosfera oxidante, para minimizar a absorção de hidrogênio, e desoxidada energicamente instantes antes do vazamento.

desoxidada energicamente instantes antes do vazamento.

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♦ Pré-solidificação:Pré-solidificação: utilizado principalmente quando se dispõe de muita sucata miúda.utilizado principalmente quando se dispõe de muita sucata miúda. Ao solidificar,

Ao solidificar, parte do gás forma boparte do gás forma bolhas e na segunda fusão o lhas e na segunda fusão o teor de gases será me-teor de gases será me- nor (Figura IV.12a)

nor (Figura IV.12a)

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♦ Borbulhamento de um gás:Borbulhamento de um gás: Inerte (nitrogênio, Figura IV.12b) ou ativo (através deInerte (nitrogênio, Figura IV.12b) ou ativo (através de pastilhas ricas em cloro, Figura IV.12c): abaixa simultaneamente o hidrogênio e o oxi- pastilhas ricas em cloro, Figura IV.12c): abaixa simultaneamente o hidrogênio e o oxi-

panela e as bolhas que sobem vão incorporando os gases dissolvidos. Indicado para panela e as bolhas que sobem vão incorporando os gases dissolvidos. Indicado para ligas de cobre (com nitrogênio) e ligas de alumínio (com nitrogênio ou gás cloro).

ligas de cobre (com nitrogênio) e ligas de alumínio (com nitrogênio ou gás cloro).

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♦ Refino a vácuo:Refino a vácuo: usado para a produção de aços e ligas especiais, diminui simultane-usado para a produção de aços e ligas especiais, diminui simultane- amente o teor de carbono e

amente o teor de carbono e de oxigênio de oxigênio (Figura IV.12d). A diminuição (Figura IV.12d). A diminuição de pressão nade pressão na câmara desloca as reações no sentido de formação dos gases que são removidos câmara desloca as reações no sentido de formação dos gases que são removidos pelo bombeamento.

pelo bombeamento.

Figura IV.12 - Métodos de Desgaseificação do Banho Metálico Figura IV.12 - Métodos de Desgaseificação do Banho Metálico

Fonte: Ibidem  Fonte: Ibidem