Ferro fundido

Fases das ligas à base de ferro
Austenita (ferro-γ rígido) Bainita Martensita Cementita (carbeto de ferro; Fe3C) Ledeburita (austenita + cementita (eutética); 4,3% de carbono) Ferrita (Ferro-α, Ferro-δ; brando) Perlita (88% ferrita, 12% cementita) Esferoidita
Tipos de aço
Ferro-carbono (menos de 2,1% de carbono) Aço inoxidável (liga com crômio) Aço ARBL (Alta Resistência e Baixa Liga) Aço rápido (muito rídigo; tratado no calor)
Outros materiais à base de ferro
Ferro fundido (>2,1% de carbono) Ferro forjado (<0,15% de carbono) Ferro dúctil

O ferro fundido é uma liga de ferro em mistura eutética com elementos à base de carbono e silício. Forma uma liga metálica de ferro, carbono (a partir de 2,11% a 6,67%), silício (entre 1 e 4%), podendo conter outros elementos químicos. Sua diferença para o aço é que este também é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, mas com percentagens entre 0,008 e 2,11%.

Os ferros fundidos dividem-se em três tipos principais: branco, cinzento e nodular.

Ferro fundido cinzento

Entre os ferros fundidos, o cinzento é o mais comum, devido às suas características como baixo custo (em geral é fabricado a partir de sucata); elevada usinabilidade, devida à presença de grafita livre em sua microestrutura; Alta fluidez na fundição, permitindo a fundição de peças com paredes finas e complexas; e facilidade de fabricação, já que não exige equipamentos complexos para controle de fusão e solidificação.

Este tipo de material é utilizado em larga escala pela indústria de máquinas e equipamentos, indústria automobilística, ferroviária, naval e outras. A presença de veios de tipos de matriz metálica (variações nos teores de perlita e cementita). Podem ser submetidos a tratamentos térmicos para endurecimento localizado, porém, em geral, são utilizados principalmente no estado bruto de fundição, podendo ainda ser normalizado ou recozido, por tratamento térmico.

Ferro fundido branco

Formado por uma taxa de resfriamento mais alta, o ferro fundido branco é menos comum que o ferro fundido cinzento, o branco é utilizado em peças em que se necessite elevada resistência à abrasão, alta dureza e baixa ductilidade.

Este tipo de ferro fundido não possui grafita livre em sua microestrutura. Neste caso o carbono encontra-se combinado com o ferro (em forma de cementita), resultando em elevada dureza e elevada resistência a abrasão. Praticamente não pode ser usinado. A peça deve ser fundida diretamente em suas formas finais ou muito próximo delas, a fim de que possa ser usinada por processos de abrasão com pouca remoção de material. É utilizado na fabricação de equipamentos para a moagem de minérios, pás de escavadeiras e outros componentes similares.

O ferro fundido branco divide-se em hipoeutéticos, eutéticos e hipereutéticos, de acordo com a porcentagem de carbono equivalente.

Ferro fundido nodular

O ferro fundido nodular é uma classe de ferro fundido onde o carbono (grafite) junto com cementita e outros que permanece livre na matriz metálica, porém em forma solida e de visualidade circular. Este formato do grafite faz com que a ductilidade seja superior, conferindo aos materiais características que o aproximam do aço. A presença das esferas ou nódulos de grafite mantém as características de boa usinabilidade e razoável estabilidade dimensional. Seu custo é ligeiramente maior quando comparado ao ferro fundido cinzento, devido às estreitas faixas de composição químicas utilizadas para este material.

O ferro fundido nodular é utilizado na indústria para a confecção de peças que necessitem de maior resistência a impacto em relação aos ferros fundidos cinzentos, além de maior resistência à tração e resistência ao escoamento, característica que os ferros fundidos cinzentos comuns não possuem à temperatura ambiente.

• Propriedades mecânicas dos nodulares: boa resistência mecânica à tração, boa ductilidade e resiliência, boa resistência à compressão.

Ferro fundido maleável

• Propriedades mecânicas dos maleáveis: alta resistência mecânica, maior ductilidade e resiliência em relação ao ferro fundido branco, boa resistência à compressão, fluidez no estado líquido o que permite a produção de peças complexas e finas.

A obtenção é feita a partir do ferro fundido branco e um tratamento térmico chamado maleabilização, a peça do ferro branco fica submetido a uma temperatura de 900° a 1000° durante 30 horas, com todo seu meio de trajeto.

Aplicações: conexão para tubulações, sapatas de freios, caixas de engrenagens, cubos de rodas, bielas, alças de caixões etc.

Ferro fundido austemperado

• Propriedades mecânicas dos austemperados: alta tenacidade e resistência mecânica à tração duas vezes superior ao nodular, e ductilidade igual aos nodulares, fácil usinabilidade.

Bibliografia

• COLPAERT, H. – Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns, 3a edição, Cp 5, 1974.
• HUNNICUTT, H.A. – Fundição – ABM – 12a edição, 1981.
• CHIAVERINI, V. – Aços de Ferros Fundidos, 7a edição, 1996