Aula 11 - Fofos

(1)

Ferros Fundidos

(2)



Ferros Fundidos



Ligas ferrosas contendo entre 2.1- 4% C e

1-3% Si



Liga ternária Fe-C-Si



Teor de Si pode ser maior que o de C

(3)

Qual a importância dos ferros fundidos?

A produção de ferros fundidos é várias vezes superior a de

qualquer outro metal fundido, exceto lingotes e tarugos de aço

que serão posteriormente trabalhados.

q

p

Menor temperaturas de fusão (1130ºC vs 1500ºC do aço)

Boa fluidez Geometrias complexas

Alta usinabilidade

Menor custo de produção

(4)



Classificação dos ferros fundidos

ç

 Ferros não ligadosg



Elementos de liga < 3%

 Sistema Fe-C-Si

 Ferros ligadose os gados



Elementos de liga > 3% (inclusive o Si)

 Si, Cr, Mo, V, Nb, Ti, W

Nos ateremos nos Fofos não ligados

(5)



Classificação dos ferros fundidos



Branco

S fí i d f t “b ” i t li

ç

 Superfície de fratura “branca”, cristalina  Fratura ocorre nos Fe₃C

Metals Handbook vol. 12



Cinzento

 Superfície de fratura “cinza”

 Fratura ocorre nos veios de grafita

Prof. C. Brunetti – Diagrama Fe-C

(6)



Classificação dos ferros fundidos

ç

Ci t N d l V i l

Cinzento Nodular Vermicular

B M l á l

(7)



Ferros Fundidos

O que determina o surgimento da G ou do Fe₃C?

L

L+Fe

₃

C

ou

L+G



L G

Fe C

Composição química

Fe

₃

C

ou

G

Velocidade de resfriamento



(8)



Efeito da composição química

p ç

q

C  maioria dos casos  2,5 a 3,8%

Menor conteúdo de carbono

 Branco

Menor conteúdo de carbono  Branco

Maior conteúdo de carbono  Cinzento

Depois do carbono, o silício é o elemento mais

importante!

Si  Favorece a decomposição do Fe

₃

C formando ferrita e

grafita.

Desloca o eutético para a esquerda

Desloca o eutético para a esquerda.

CE = %C + 0,3x%Si

Mn Efeito contrário ao do Si. Principal função e controlar o S.

Também atua como desoxidante

(9)



Efeito da velocidade de resfriamento



A formação de grafita é um processo dependente do tempo! (equilíbrio

estável)



Altas velocidades de resfriamento suprimem a formação da grafita 

R

lt d

F F b

Resultando em FoFo branco

Velocidade de resfriamento depende de dois fatores:

Material do molde



Espessura da peça …E ainda

Temperatura de vazamento

(10)



Efeito da velocidade de resfriamento

(11)



Efeito da velocidade de resfriamento



Espessura da peça

32 g de Fofo Cinzento! 32 g de Fofo Cinzento!

4300 kg de Fofo Cinzento!

Prof. C. Brunetti – Diagrama Fe-C

(12)



Efeito da velocidade de resfriamento

Temperatura de vazamento

Qto maior  maior fluidez do

metal líquido

Por outro lado

Por outro lado...



Maior será a temperatura do

molde antes da solidificação se

iniciar

Qual a consequência disto?

(13)



Aspectos da solidificação – Ferros Cinzentos

p

ç

Imediatamente após a

lidifi ã d téti

L

solidificação do eutético as dendritas de formam uma fase contínua com a  do eutético



eutético

G

(14)



Aspectos da solidificação – Ferros Brancos

p

ç

L



(15)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

(16)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

FoFo cinzento

G fit

VEIOS

• Grafita em VEIOS

• Frágil sob tensão trativa

• Resistência sob compressão

• Resistência ao desgaste

(!)

(17)

Tipos de grafita nos ferros fundidos cinzentos _{Padrão ASTM A 247}

Velocidade de crescimento e maior que a de nucleação Ligas próximas do eutético

Velocidade de

nucleação é maior que a de crescimento

gas p ó as do eutét co

Ligas afastadas do eutético Segregaçao interdendrítica a de crescimento

Equilíbrio entre

tendência A e D Composição _{hipereutética}

(18)

(19)

Aplicações dos ferros fundidos cinzentos

(20)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

FoFo ductil/nodular

G fit

ód l



i

l ã

Grafita em nódulos  inoculação

•Adição de Mg ou Ce

Adição de Mg ou Ce

• Grafita em nodulos

• Matriz perlitica – melhor

d tilid d

(21)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

Melhores propriedades mecânicas (ductilidade e resistência mecânica) dentre os

FoFo ductil/nodular

-Melhores propriedades mecânicas (ductilidade e resistência mecânica) dentre os ferros fundidos - Microestruturas: GN + ferrita GN + perlita GN + ferrita/perlit GN + bainita (ADI)

(22)

(23)

Aplicações dos ferros fundidos Nodulares

(24)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

FF cinzentos _{FF nodulares}

ferrita

perlita

G fit d l

G fit fl Grafita – nodulos

(25)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

FoFo branco

1 t% Si

• <1wt% Si

• duro e frágil

• Mais cementita

• Excelente resistência ao

d

t

desgaste

(26)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

FoFo branco

1 t% Si

• <1wt% Si

• duro e frágil

• Mais cementita

• Excelente resistência ao

d

t

desgaste

(27)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

FoFo branco

• Dependendo da composição

química pode ser utilizado em T

elevadas (acima de 1000 ºC)

http://infomet locaweb com br/imagen

• Aplicaçõe que demandam

resistência ao desgaste

http://infomet.locaweb.com.br/imagen s/siderurgia/07/07.gif

(28)



TIPOS DE FERROS FUNDIDOS

FoFo maleável

• Tratamento térmico do FoFo

branco a 800-900ºC

• Grafita aparece em rosetas

Grafita aparece em rosetas

• Mais ductil

(29)

Ferro fundido Branco x Ferro fundido cinzento Ferro fundido Branco x Ferro fundido cinzento

- Possui o carbono não dissolvidoPossui o carbono não dissolvido - Praticamente todo o carbono não dissolvido na_i _f _i _{i i} _f _d precipitado na forma de carbonetos.

- Microestruturas:

Ledeburita + perlita + cementita

austenita ou ferrita se precipita na forma de grafita em veios ou lamelar. Isso só acontece se o ferro fundido tiver adições de 1% a 3% Si e se for resfriado de forma “lenta” no molde de - Ledeburita + perlita + cementita

- Ledeburita

- Ledeburita + cementita

for resfriado de forma lenta no molde de fundição

- Microestruturas: - grafita + ferrita - Elevadas dureza e resistência ao

desgaste, que podem ser melhoradas pela adição de elementos como Cr e

grafita + ferrita - grafita + perlita

- grafita + ferrita/perlita - Material “fácil de se fundir” Mo.

- Muito baixas tenacidade e

ductilidade.

- Boa usinabilidade

- Baixa ductilidade e tenacidade, devido ao efeito de entalhe da grafita em veios

duct dade

- Resistência à tração entre 28kgf/mm2 _{e 42}

kgf/mm2_{. Resistência à compressão 3X maior.}

- Boa capacidade de amortecimento.

(30)

Ferro fundido cinzento perlítico ferrítico

Ferro fundido nodular perlítico ferrítico FERROS FUNDIDOS

Ferro fundido branco ferrítico

Ferro fundido branco

perlítico ferrítico perlítico Ferro fundido maleável

(31)

(32)

Tratamentos térmicos

de ferros fundidos

(33)

Tratamentos térmicos aplicáveis aos ferros

fundidos nodulares:

- Alívio de tensões (550-590o_C)  Não produz modificações

microestruturais significativas somente alívio de tensões por

microestruturais significativas, somente alívio de tensões por

microdeformações pláticas. Alivia as tensões do processo de fundição.

Normalização (900 950o_C)  resfriamento ao ar Produz uma matriz

- Normalização (900 – 950o_C)  resfriamento ao ar. Produz uma matriz

perlítica.

Recozimento ferritizante  tratamento entre as temperaturas superior

- Recozimento ferritizante  tratamento entre as temperaturas superior eutetóide e inferior eutetóide, podendo ou não ser precedido de uma etapa a 900-950o_{C. Este tratamento provoca a grafitização da perlita. A etapa de}

alta temperatura pode servir para dissolver carbonetos eventualmente alta temperatura pode servir para dissolver carbonetos eventualmente existentes.

Tê id

- Têmpera e revenido

(34)

Tratamentos térmicos aplicáveis aos ferros fundidos nodulares:

Recozimento

Normali zação Tempera

(35)

Microestruturas de ferros fundidos nodulares:

a) Ferrítico (como fundido)

b) F íti líti

b) Ferrítico-perlítico c) Ferrítico (recozido)

d) Temperado e revenido para 255HB

(36)

Microestruturas de ferros fundidos nodulares (continuação): Microestruturas de ferros fundidos nodulares (continuação):

ferrítico perlítico martensítico

(37)

Tratamento térmico de austêmpera

Austêmpera (ADI)  realizada de forma

semelhante aos aços, porém deve produzir uma matriz austeno-ferrítica

(“ausferrite”), o que significa que o tratamento isotérmico deve ser interrompido em um tempo certo para não

produzir uma matriz de ferrita e carbonetos.

(38)

Microestruturas austemperadas (ADI)

[15]

T = 260o_{C – Estrutura acicular fina, com as}

seguintes propriedades: L.R. = 1585 MPa,

T = 370o_{C – Estrutura acicular grossa, com}

as seguintes propriedades: L.R. = 1035 L.E.=1380 MPa, Alongamento = 3%,

dureza = 475HV, Energia absorvida no ensaio de impacto (sem entalhe) = 54J

MPa, L.E.= 825 MPa, Alongamento = 11%, dureza = 321 HV, Energia absorvida no ensaio de impacto (sem entalhe) = 130J

(39)

Propriedades dos ferros fundidos nodulares austemperados: (Comparação com os ferros nodulares comuns)