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Nos últimos anos a produção de ferro fundido tem crescido bastante fazendo com que vários segmentos industriais e universidades desenvolvam várias pesquisas em prol das melhorias contínuas, adição elementos de ligas e propriedades desejadas na indústria metal - mecânica.
Tipologia: Provas
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Faculdade Santa Rita - FaSaR Conselheiro Lafaiete – Minas Gerais – Brasil
Alex Francisco de Paula Cláudio Góis Camilo Mirelli Santos do Nascimento Paulo Henrique Baeta Miguel
Conselheiro Lafaiete - MG Abril - 2016
Alex Francisco de Paula Cláudio Góis Camilo Mirelli Santos do Nascimento Paulo Henrique Baeta Miguel
Trabalho apresentado tem como requisito parcial para obtenção da aprovação na disciplina Materiais na Metalurgia, no curso de Graduação de Engeharia Metalúrgica, pela Faculdade Santa Rita - FaSaR. Profº: Lucas Andrade de Azevedo
Belo Horizonte - MG Abril - 2016
1 .1 Breve Histórico
Produzidos a partir do principal produto do refino (gusa), o ferro fundido é obtido na primeira etapa de fusão onde pode ser conhecido como uma liga de Fe-C- Si possuindo em sua composição faixa de carbono acima de 2%. Segundo (VAN VLACK, 1984), os ferros fundidos são ligas ferro carbono, onde o carbono (C) possui teores entre 2% a 6,7%, que representam menor custo é permite que aja sua usinagem, quando comparados com o aço. Por possuir diferente composição química, taxa de resfriamento e até mesmo propriedades mecânicas podem ser caracterizados em ferros fundidos comuns, sendo estes ligas de ferro carbono com teores de 2,04% a 6,7% com elementos residuais (teores baixos) de Mn, Si, P e S apresentando características como baixa resistência ao choque, tração e deformação. Já os ferros fundidos especiais que recebem esse nome por possuírem em sua composição química elementos como Ni, Cr e Mo com intuito de melhorar as propriedades podendo obter um resultado ainda melhor através de adequadas variações das condições de solidificação e/ou tratamentos térmicos.
A classificação dos ferros fundidos pode ser definida como a forma em que o carbono está presente na microestrutura. Desta forma a combinação do carbono define algumas propriedades especificas como as descritas abaixo. Carbono combinado na forma de grafita: vai possuir características como baixa dureza, baixa resistência mecânica e boa usinabilidade. Carbono combinado na forma de cementita: vai possuir alta dureza, alta resistência mecânica e ao desgaste e baixa tenacidade.
Sua obtenção se dá devido à velocidade de resfriamento e/ou devido a altos teores de silício. Em sua microestrutura final apresenta ferro fundido branco na superfície e ferro fundido cinzento no núcleo. Em estudos realizados pela PUC – RIO (“ Ferros fundidos Definição Fatores de influência na microestrutura do ferro fundido,” n.d.) ficou comprovado que o ferro fundido mesclado apresentou uma microestrutura de grafita e uma quantidade significativa de cementita provando a existência da microestrutura do ferro branco e ferro cinzento.Algumas particularidades podem ser identificadas nesse tipo de ferro fundido como uma superfície brilhante acinzentada devido a influência da cementita e uma morfologia da grafita.
3.1 Propriedades
Boa ductilidade; Boa resistência à tração; Boa dureza; Boa resistência à fadiga; Boa resistência ao desgaste; e Boa usinabilidade.
3.2 Composição Química
O ferro fundido mesclado ou coquilhado não possui uma composição química definida por ser uma mescla dos ferros branco e cinzento.
Composição do Ferro Fundido Cinzento:
C Mn Si 2,5 a 4,0% 0,4 a 1,0% 1,0 a 3,0%
Composição do Ferro Fundido Branco:
C Mn Si 1,8 a 3,6% 0,25 a 0,8% 0,5 a 1,9%
3.3 Microestrutura
Figura 3: Imagem microscópica de ferro fundido mesclado
Figura 4: Veios de grafita sobre uma matriz perlítica contendo ferrita
3.4 Aplicação
Cilindros de laminação; Bolas de moinho; Equipamentos para mineração e implementos agrícolas; Revestimentos de moinhos e bolas para moagem de minério; e Mandíbulas de britadores.
4.4 Aplicação
São muito utilizados na indústria mecânica, em material de construção, veículos e tratores. Conexões para linhas de transmissão elétrica; Suportes de molas; Caixas de direção; Caixas de diferencial; Cubos de rodas; Sapatas de freios; Pedais de embreagem e freio; Bielas; Colares de tratores; e Caixas de engrenagens.
5. FERRO FUNDIDO EM GRAFITA COMPACTADA VERMICULAR
É um produto intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular.Em sua microestrutura a grafita se apresenta mais arredondada e grosseira.A formação da grafita vermicular se dá devido à ação do magnésio que é um elemento nodularizante, em um teor entre 0,01 a 0,02%. A grafita aparece nesse tipo de ferro na forma de vermes ou de partículas vermiculares, por isso surgiu esse nome. As partículas aparecem alongadas e orientadas aleatoriamente como no ferro fundido cinzento, mais são mais curtas e grossas e com bordas arredondadas.
5.1 Propriedades
Boa resistência mecânica; Tenacidade; Boa resistência a choques térmicos; Boa resistência ao amortecimento; Boa absorção de vibração; e Condutividade térmica elevada.
5.2 Composição Química
C Mn Si P S 2,5 a 4,0% 0,2 a 1,0% 1,0 a 3,0% 0,01 a 0,1% 0,01 a 0,03%
5.3 Microestrutura
Figura 6: Matriz perlítica do ferro fundido vermicular (a) 400 vezes de aumento; (b) 1000 vezes de aumento
5.4 Aplicação
Anéis de pistão; Bloco de motores; Cabeçotes de motores; Carcaças de bombas; Carcaça de diferencial; Disco de freios; Engrenagens; Lingoteiras; e Tubos, dentre outros.
CHIAVERINI, Vicente. AÇOS CARBONO E AÇOS LIGA. Publicação da Associação Brasileira de Metais, 1965.
CHIAVERINI, V., 1988. “ AÇOS E FERROS FUNDIDOS - CARACTERÍSTICAS GERAIS, TRATAMENTOS TÉRMICOS, PRINCIPAIS TIPOS ”, 6 a. edição ampliada e revisada, ABM, 576 pags.
VAN VLACK, L.H. PRINCÍPIOS DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS. Editora Campus, 5° Edição, Rio de Janeiro - RJ, p. 495-499, 1984.
CIMM Disponível em: http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico Acesso em 27. Abril. 2016.
