Ferro Fundido Nodular

É o ferro fundido que apresenta em sua microestrutura bruta de fusão grafitas sob a forma de esferóides. Esta forma da grafita é obtida através de tratamento do metal líquido utilizando-se produtos especiais para este fim. O ferro fundido nodular é também conhecido como ferro fundido esferoidal.

Especificação do Ferro Fundido Nodular

Assim como o ferro fundido cinzento, o ferro fundido nodular é especificado segundo suas características mecânicas. A ABNT classifica o ferro fundido nodular em função do seu limite mínimo de resistência a tração e alongamento.

Figura da classificação

A análise do diagrama Fé-C é a mesma para os FºFº cinzento e nodular.

Os fatores que determinam as propriedades mecânicas do ferro fundido nodular são os mesmos que determinam as propriedades mecânicas do ferro fundido cinzento:

Estrutura do material:

o Matriz metálica;

o Tipo de grafita;

o Número de células eutéticas.

Incidência de defeitos.

Matriz Metálica

As fases que compõem a matriz metálica do ferro fundido nodular são as mesmas que compõem matriz metálica do ferro fundido cinzento.

Figura da matriz metálica

Podem ocorrer também as presenças de carbonetos, sulfetos e fosfetos.

Tipo de Grafita

Assim como no ferro fundido cinzento a grafita no ferro fundido nodular tem fundamental importância sobre as características mecânicas. Assim três fatores ligados à forma e distribuição da grafita serão determinantes para se alcançar melhores propriedades mecânicas:

Tamanho do esferóide;

Grau de esferoidização (acima de 90%);

Quantidade de nódulos por mm2 (acima de 200).

Classificação da grafita segundo a Norma ASTM A247-67

Figura da classificação da forma da grafita.

Segundo esta norma a grafita tipo I (esferoidal) é ainda classifcada segundo o seu tamanho de 3 a 8 sendo as grafitas de tamanho 8 as menores.

Figura do tamanho da grafita

Fatores que determinam a estrutura do ferro fundido nodular

São os mesmos que determinam a estrutura do ferro fundido cinzento:

Velocidade de resfriamento;

Composição química;

Fatores de elaboração.

Velocidade de Resfriamento

Quanto maior a velocidade de resfriamento da liga maior o refinamento da estrutura e maior a tendência de solidificação segundo o sistema metaestável.

Composição Química

A composição química básica (C, Si, Mn, P e S) e os elementos de liga (Cu, Ni, Cr, Sn, Mo, etc) têm a mesma influência na determinação da estrutura para os FCs e FEs. Porém, nos FEs alguns elementos são prejudiciais à nodulização das grafitas. São conhecidos como elementos nocivos ou deletérios. A tabela apresenta estes elementos e seus teores desejáveis no banho:

Tabela elementos deletérios

A tabela apresenta alguns destes elementos com um percentual limite mais elevado, desde que haja a presença de cério no banho.

Tabela elementos deletérios

Porém, se no banho não há a presença destes elementos o Cério pode causar a formação de grafita em grumos. Além disso seu teor em excesso pode causar formação de grafita explodida.

A tabela apresenta sugestões de composição química de acordo com a classe deseja da e a espessura da peça.

Tabela de composição química

Por uma questão de solidificação (relacionada ao sistema de alimentação da peça) a composição química do ferro fundido nodular deve ser o mais próximo possível do ponto eutético (Ceq ~ 4,30%). A relação C/Si é determinante para a obtenção da matriz e do nº de esferóides. Para a obtenção de matriz ferrítica são utilizados teores mais elevados de silício e mais baixos de carbono. Para a obtenção de matriz perlítica realiza-se ação contrária, além do aumento do teor de manganês e até de elementos de liga.

Tratamento de Esferoidização

O ferro base recebe dois tratamentos:

Inoculação: visa promover a formação da grafita. O princípio da inoculação no ferro fundido nodular é o mesmo do ferro fundido cinzento, com algumas diferenças. No ferro fundido cinzento

Esferoidização: para promover a nodulização da grafita.

Para a