ferros fundidos sertemaq

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SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 1 Empresa com 20 anos de atuação no setor sucro energético. Construiu sua fundição em 2010 com o objetivo de melhorar a qualidade dos produtos fornecidos às usinas e destilarias. A fundição fez tanto sucesso qualidade tornou-se o diferencial, agora procuramos novos segmentos para apresentar nossa qualidade, pontualidade e seriedade. SERTEMAQ

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Page 1: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 1

Empresa com 20 anos de atuação no setor sucro

energético. Construiu sua fundição em 2010 com

o objetivo de melhorar a qualidade dos produtos

fornecidos às usinas e destilarias.

A fundição fez tanto sucesso qualidade tornou-se

o diferencial, agora procuramos novos

segmentos para apresentar nossa qualidade,

pontualidade e seriedade.

SERTEMAQ

Page 2: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 2

Apresentamos uma revisão bibliográfica para

maior entendimento de fundidos, para nossos

clientes e colaboradores.

A função não é esgotar o assunto, mas mostrar

que premissas são levadas em consideração para

a determinação da qualidade do fundido.

SERTEMAQ

Page 3: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 3

O ferro fundido (fofo) material fundido de maior

consumo no país e no mundo.

Apresenta atributos não encontrados em nenhum

outro material e também é um dos metais mais

baratos que se dispõe.

FUNDIÇÃO

Page 4: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 4

Vantagens:

Ferros fundidos

• Baixo ponto de fusão (próximo a 1300ºC)

• Apresenta contração baixa ( menor que 1%)

• Excelente usinabilidade (similar ao bronze)

• Propriedades mecânicas bem definidas

Page 5: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 5

Os ferros fundidos ligas de ferro (92 a

97%), carbono (2,5 a 4,0%) e silício (1 a 3%).

Estas ligas sempre foram usadas nas mais

diversas aplicações. Atualmente existem

aplicações específicas.

Ferros fundidos

Page 6: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 6

Os ferros fundidos se caracterizam por apresentar

reação eutética durante sua solidificação em

decorrência, as temperaturas de fusão são bem

mais baixas que a de outras ligas ferrosas,

podendo se utilizar para sua fusão equipamentos e

processos diferenciados em relação ao aço.

Ferros fundidos

Page 7: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 7

Diagrama de equilíbrio ferro carbono

As transformações responsáveis pela formação

dos constituintes das ligas ferro-carbono, onde os

ferros fundidos se incluem, é estudada e

analisada, a partir do diagrama de equilíbrio ferro-

carbono.

Ferros fundidos

Page 8: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 8

O diagrama de fase a seguir não é um diagrama de

equilíbrio completo, pois é representado somente até

6,7% de carbono, porque forma com o ferro o composto

Fe3C que contém 6,67% de carbono.

Ligas com mais de 4,0 a 4,5% de carbono, apresentam

pouco ou nenhum interesse comercial, devido à alta

dureza e fragilidade que elas apresentam.

Ferros fundidos

Page 9: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 9

Esse diagrama não é um diagrama de equilíbrio

verdadeiro, pois a cementita não é uma fase de

equilíbrio. A grafita é mais estável que a cementita e

sob condições adequadas, a cementita se decompõe,

formando grafita.

Em aços comuns essa decomposição nunca é

observada, porque a nucleação da cementita no ferro

supersaturado de carbono ocorre mais facilmente que

a nucleação da grafita.

Ferros fundidos

Page 10: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 10

O diagrama ferro-carbono se caracteriza por três

pontos principais:

Ponto peritético com 0,16% de carbono a 1493 0C ;

Ponto eutético com 4,3% de carbono a 1147 0C ;

Ponto eutetóide com 0,8% de carbono a 723 0C .

Ferros fundidos

Page 11: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 11

Ponto

Peritético

Ponto

Eutetóide

Ponto

Eutético

Page 12: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 12

A transformação peritética ocorre a temperaturas

elevadas e em aços de baixo teor de carbono. Todas

as composições desta fase passam, em seguida, pelo

campo monofásico CFC. Assim, os efeitos sobre a

estrutura à temperatura ambiente são secundários e

normalmente são desprezados.

Ferros fundidos

Page 13: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 13

A solução sólida cúbica de face centrada CFC, ou fase

(gama), é chamada de austenita. Todas as ligas

contendo menos que 2,06% de C passam pela região

austenítica no resfriamento.

As ligas contendo menos que 2,06% de carbono são

arbitrariamente chamadas de aços (maioria dos aços

contém menos que 1,0% de carbono).

Ferros fundidos

Page 14: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 14

Ferros fundidos ligas com mais de 2% de

carbono, porém considera-se que os ferros fundidos

comerciais não são ligas binárias ferro-carbono, pois

elas contêm teores relativamente elevados de outros

elementos, principalmente o silício. Em geral os

ferros fundidos são ligas ternárias de ferro-carbono-

silício.

Ferros fundidos

Page 15: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 15

Alotropia do ferro puro

1- Temperatura de Fusão a 15380C

2- Entre 15380C a 13940C, o ferro solidifica de acordo

com o reticulado CCC (ferro delta - ).

3- A 13940C o ferro delta () sofre uma redisposição

espontânea e forma-se um novo reticulado CFC, (ferro

gama - ) que permanece estável até 9120C.

4- A 9120C o ferro sofre uma nova transformação, com

um novo rearranjo atômico CCC, (ferro alfa - ), não

havendo mais transformações até a temperatura

ambiente.

Ferros fundidos

Page 16: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 16

Constituintes das ligas ferro-carbono metaestáveis

Ferrita ou ferro alfa ():

Ferros fundidos

Estrutura CCC menores espaçamentos interatômicos e

pronunciadamente alongados, não podem acomodar com

facilidade os átomos de carbono solubilidade de carbono

é cerca de 0,008% a temperatura ambiente, e 0,23% a 727

0C.

Ferrita mole e dúctil, com limite de resistência abaixo de

32 Kgf/mm2 e dureza Brinell em torno de 90 HB.

Page 17: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 17

Ferro puro – grãos de ferrita.

Ferros fundidos

Page 18: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 18

Austenita ou ferro gama (): forma estável do ferro

puro entre 910 ºC e 14000C.

Estrutura CFC, com espaços interatomicos maiores,

mas são menores que o átomo de carbono, de forma

que a dissolução de carbono na austenita introduz

deformações na estrutura, impedindo que todos os

interstícios sejam preenchidos simultaneamente,

ficando a solubilidade máxima de carbono em 2,0% em

peso (8,7% em átomos).

Ferros fundidos

Page 19: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 19

Ferrita delta ou ferro delta (): acima de 1400 0C, a

austenita deixa de ser a forma mais estável, voltando a

estrutura ser CCC. Este constituinte não apresenta

importância no estudo dos aços.

Ferros fundidos

Page 20: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 20

Cementita ou carbeto de ferro (Fe3C): é o excesso de

carbono em relação ao limite de solubilidade formando

uma segunda fase.

Possui reticulado ortorrômbico com 12 átomos de ferro e

4 de carbono por célula, correspondendo isso a 6.67% de

carbono.

Dada a proporção de átomos de ferro e carbono de 3

para 1 no reticulado cristalino é usualmente representada

como Fe3C.

Ferros fundidos

Page 21: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 21

Comparado a ferrita e austenita, a cementita é muita

dura, cerca de 67HRC ou 900 HV.

A cementita quando presente, associada a ferrita em

partícula finas, aumenta muito a resistência do aço, pois

inibe o escorregamento e evita o cisalhamento da fase

dúctil ferrita. (Ou seja, melhora as propriedades

mecânicas ajustando a resistência da metriz ferrosa).

Ferros fundidos

Page 22: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 22

Perlita com as lamelas de cementita

em um fundo de ferrita. Ferro com

0,8% de carbono. Ampliação de 500X.

Ferros fundidos

Page 23: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 23

Perlita: abaixo da temperatura eutetóide as fases

estáveis são a ferrita e a cementita. A 0,8% de

carbono, ocorre uma reação, que envolve a formação

simultânea de ferrita e cementita a partir da austenita

de composição eutetóide, resultando em uma mistura

das fases ferrita e cementita denominada de perlita.

Essa estrutura consiste de plaquetas alternadas de

Fe3C e ferrita sendo a ferrita a fase contínua. A perlita

contém 12% de cementita e 88% de ferrita.

Ferros fundidos

Page 24: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 24

1-Nucleação inicial

da cementita.

2- Nucleação de lamelas de

ferrita ao lado da cementita.

3- Crescimento lateral e

para frente da cementita.

4- Novo núcleo de cementita formado com

orientação diferente dos anteriores.

5- Crescimento da nova colônia.

Fe3C

γ γ

α

Fe3C γ γ

γ

γ

γ

γ

γ γ

Fe3C

Ferros fundidos

Page 25: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 25

Ledeburita: constituinte eutético formado no

resfriamento a partir do equilíbrio das fases austenita

de um lado e Fe3C de outro. Continuando o

resfriamento a temperatura de 7230C, a austenita se

transforma em perlita, resultando em uma estrutura

constituída de glóbulos de perlita sobre um fundo de

cementita.

Ferros fundidos

Page 26: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 26

Perlita formada pela

transformação da

austenita primária.

Cementita (Fe3C).

Ferros fundidos

Page 27: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 27

Cementita (Fe3C). Perlita.

Ferros fundidos

Page 28: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 28

Tipos de ferros fundidos

Ferro fundido branco

Característica:

Ferros fundidos

• Apresenta fratura de coloração branca

• Carbono combinado na forma de Fe3C

• Solidificação pelo diagrama metaestável

• Constituintes principais: ledeburita, cementita e

perlita.

• Elevada dureza

• Resistência ao desgaste

Page 29: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 29

Por possuir baixo teor de silício não ocorre a

grafitização.

Aplicações: equipamentos de manuseio de terra,

mineração e moagem, rodas de vagões, cilindros

coquilhados, revestimentos de moinhos.

Ferros fundidos

Page 30: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 30

Ferro fundido branco hipoeutético com as

dendritas de perlita (em escuro), pontilhados

de ledeburita e áreas brancas de cementita.

Ataque: nítrico. 100 X.

Ferros fundidos

Page 31: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 31

Ferro fundido cinzento

São os mais usados devido:

Ferros fundidos

• Excelente usinabilidade

• Baixo ponto de fusão

• Boa resistência mecânica

• Boa resistência ao desgaste

• Capacidade de amortecer vibrações

• Solidificação pelo diagrama estável (grafita e

austenita)

Page 32: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 32

Estrutura do fofo cinzento ferrita, perlita e grafita.

Apresenta fratura escura devido a grafita livre formando

veios e uma pequena parte se encontra combinada com o

ferro na relação de 3 átomos de ferro para 1 átomo de

carbono, formando o constituinte cementita.

Ferros fundidos

Page 33: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 33

Grafita é muito mole e se apresenta na forma de

lamelas, formando superfícies de separação que farão

com que esta liga seja frágil, não apresentando

praticamente nenhuma ductilidade.

Silício é o principal responsável pela formação da

grafita, por isso normalmente os ferros fundidos cinzentos

apresentam alto teor deste elemento.

Ferros fundidos

Page 34: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 34

Ferros fundidos

Esquema de um célula de grafita, apresentando a região de corte

como se vê no microscópio.

Page 35: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 35

Ferros fundidos

Grafitas em matriz ferrosa, ampliação 100 X.

Page 36: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 36

A grafita é o constituinte mais importante dos ferros

fundidos cinzentos e se forma quase que,

exclusivamente, durante a solidificação. Sua

morfologia (forma, tamanho e distribuição) e

quantidade são responsáveis pelas propriedades

deste material.

Ferros fundidos

Page 37: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 37

A morfologia da grafite é normalmente classificada

por diversas normas, sendo a mais difundida a

classificação da ASTM e DIN.

Os ferros fundidos cinzentos apresentam grafita na

forma Iamelar e que é classificada em 5 tipos.

Ferros fundidos

Page 38: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 38

Tipo A

Ferros fundidos

Page 39: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 39

Tipo B

Ferros fundidos

Page 40: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 40

Tipo C

Ferros fundidos

Page 41: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 41

Tipo D

Ferros fundidos

Page 42: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 42

Tipo E

Ferros fundidos

Page 43: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 43

Carbono 2,50 a 4,00 %

Silício 1,00 a 3,00%

Manganês 0,20 a 1,00%

Fósforo 0,02 a 1,00%

Enxofre 0,02 a 0,25 %

A composição química básica do ferro fundido cinzento

Ferros fundidos

Page 44: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 44

• Velocidade de resfriamento

Propriedades mecânicas

Função da estrutura

do ferro fundido

• Composição química

• Inoculação

• Tratamentos térmicos

• Dimensões das peças

Fu

nção

Ferros fundidos

Page 45: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 45

Tipos Limite de Resistência à Tração Mpa

FC-100 100

FC-150 150

FC-200 200

FC-250 250

FC-300 300

FC-400 400

Ferros fundidos

Page 46: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 46

Grafita

Perlita

Ferrita

Ferro Fundido FC300 fundido em

areia – grafita tipo “A”. 500X

Ferros fundidos

Page 47: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 47

Dendritas de

ferrita

Grafita tipo

“D” em matriz

ferrítica.

Ferro fundido FC300 coquilhado

e recozido. 100X

Ferros fundidos

Page 48: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 48

Ferro Fundido Maleável

Ferros fundidos

Fofo Branco

Fofo Cinzento

Fragilidade

Baixa

temperatura

de fusão

Alta fluidez

Aço

Alta

resistência

mecânica

Elevada

temperatura

de fusão

Fofo Maleável

Baixa

temperatura

de fusão

Alta fluidez

Alta

resistência

mecânica

Page 49: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 49

Ferro fundido maleável de núcleo preto (Americano)

Características:

Ferros fundidos

• Fratura escura

• Carbono totalmente combinado (bruto de fusão)

• Constituída basicamente por ferro, carbono e

silício

Page 50: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 50

Ferro fundido maleável de núcleo preto (Americano)

Ferros fundidos

Apresenta na sua estrutura grafita compacta, ferrita e

perlita. Esta forma compacta da grafita permite uma

certa maleabilidade ao ferro fundido.

Tratamento térmico

em atmosfera neutra Maleabilização

Decomposição

da cementita

Ferrita

Carbono na forma de grafita

compacta

Page 51: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 51

Ferro fundido maleável de núcleo preto, apresentando nódulos de

grafita formados pela decomposição da cementita na temperatura

de austenitização. Ataque: picrico. 200 X.

Ferros fundidos

Page 52: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 52

Ferros fundidos

Carbono 2,2 a 2,85 %

Silício 0,90 a 1,6%

Manganês 0,50% máximo

Fósforo 0,1% máximo

Enxofre 0,20 % máximo

Ferro fundido maleável núcleo preto composição típica

Page 53: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 53

Fundido maleável de núcleo branco (Europeu)

Características:

• Fratura com aspecto prateado claro

• Sua estrutura é composta de ferrita, perlita, podendo

apresentar grafita de recozimento (compacta) no núcleo

da peça.

Ferros fundidos

Page 54: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 54

Ferro fundido maleável de núcleo branco (Europeu)

Ferros fundidos

Tratamento térmico em

atmosfera Oxidante Descarbonetação

Decomposição

da cementita

Ferrita

Oxidação do carbono

Page 55: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 55

Ferro fundido maleabilizado de núcleo branco apresentando zona de

transição entre a parte central e a região periférica. Observam-se

perlita, grafita e inclusões sobre um fundo de ferrita. Ataque: picrico.

160 X.

Ferros fundidos

Page 56: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 56

Ferros fundidos

Carbono 3,0 a 3,5 %

Silício 0,45 a 0,75%

Manganês 0,10 a 0,40%

Fósforo 0,1% máximo

Enxofre 0,20 % máximo

Ferro fundido maleável núcleo branco composição típica

Page 57: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 57

Ferro Fundido Nodular

Maior resistência dentre os fofos a grafita se

apresenta na forma de nódulos não interrompendo

tanto a continuidade da matriz quanto a grafita dos

ferros fundidos cinzentos. Este formato da grafita é

obtida através da adição de magnésio ou cério ao ferro

liquido no momento do vazamento.

Propriedades mecânicas melhores até que de alguns

tipos de aços ao carbono.

Ferros fundidos

Page 58: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 58

Ferro fundido nodular ferrítico. Ataque: nital. 100X

Nódulos de grafita.

Fundo de ferrita.

Ferros fundidos

Page 59: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 59

Ferro fundido nodular perliítico. Ataque: nital. 250X

Fundo de

perlita.

Nódulos de grafita envolvidos pela ferrita.

Invólucro de

ferrita.

Ferros fundidos

Page 60: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 60

Ferros fundidos

Page 61: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 61

A ABNT classifica este tipo de ferro fundido nos

seguintes tipos:

FE 42012

FE 50007

FE 60003

FE 70002

FE 80002

As letras FE indicam ferro grafita esferoidal (nódulos),

os três primeiros algarismos indicam a resistência a

tração em MPa e os dois últimos algarismos o

alongamento em %.

Exemplo: FE 50007- Ferro esferoidal com 500 MPa de

resistência a tração e 7,0% de alongamento mínimo.

Ferros fundidos

Page 62: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 62

A ABNT classifica este tipo de ferro fundido como:

FE

Ferro Grafita Esferoidal

Resistência à tração MPa

380 17

Alongamento (%)

Ferros fundidos

Page 63: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 63

Ferros Fundidos com grafita compacta – Ferro

Vermicular

Apresentam propriedades físicas e mecânicas

intermediárias entre os fofos cinzentos e nodulares.

São indicadas para aplicações que requeiram elevada

resistência mecânica, baixa condutibilidade térmica e

alta resistência à fadiga térmica.

.

Ferros fundidos

Page 64: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 64

Ferros fundidos

Page 65: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 65

Ferros fundidos

Page 66: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 66

Cinzento Vermicular Nodular

Ferros fundidos

Page 67: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 67

Ferros fundidos

Page 68: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 68

Ferros Fundidos com grafita compacta – Ferro

Vermicular

Processos de fabricação

Por ser um tipo de fofo ainda recente em escala

industrial, vários processos de obtenção de grafita

vermicular podem ser utilizados mas que exigem

controles extremamente rígidos de processo.

Ferros fundidos

Page 69: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 69

Influência dos elementos químicos

Elementos químicos no ferro fundido exercem

influência na microestrutura e nas propriedades dos

ferros fundidos. Além dos elementos normais como C,

Si, Mn, P e S, podem ser adicionados outros elementos

aos ferros fundidos para se obter estruturas e

propriedades desejadas.

Ferros fundidos

Page 70: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 70

Influência dos elementos químicos

Ferros fundidos

Fofos de alta resistência sem adição de elementos de liga

Obtido por meio de controle:

• Composição química

• Técnicas de processamento

Inoculação

Velocidade de resfriamento

Temperatura de vazamento

Superaquecimento

etc

Page 71: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 71

Influência dos elementos químicos

Ferros fundidos

Fofos de alta resistência sem adição de elementos de liga

São ligas de baixo carbono equivalente e com maior

tendência ao aparecimento de problemas devido:

• A menor fluidez

• A maior contração na solidificação

• A maior tendência ao aparecimento de carbonetos

• Ao aparecimento de grafita de super resfriamento e

a ferrita associada a ela.

Page 72: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 72

Influência dos elementos químicos

Devido a esses problemas é usual a utilização de

elementos de liga para obtenção de ferros fundidos de

alta resistência com carbono equivalente mais alto.

.

Ferros fundidos

Page 73: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 73

Influência dos elementos químicos

Carbono: é o elemento mais importante do ferro

fundido. É o maior responsável pelas propriedades

mecânicas e de fundição. Com exceção do carbono na

forma de perlita na matriz, o carbono está presente

como grafita em forma de veios. O carbono combinado

em ferros fundidos cinzentos perlíticos, em geral, varia

de 0,5% a 0,8% e o carbono grafítico de 2,0 a 3,0%.

Ferros fundidos

Page 74: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 74

Influência dos elementos químicos

Silício: atua como forte grafitizante tanto na

solidificação como nas transformações no estado

sólido, consequentemente favorece a formação de

grafita na solidificação, reduzindo o coquilhamento e

formação de carbonetos eutéticos nas transformações

no estado sólido. Não é observável na microestrutura,

pois fica em solução sólida na ferrita. É juntamente com

o carbono os que mais afetam a fundibilidade.

Ferros fundidos

Page 75: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 75

Influência dos elementos químicos

Manganês: neutralizador do enxofre. Coloca-se

sempre em excesso ao estequiométrico necessário

para evitar a formação do sulfeto de ferro. Grandes

excessos de manganês agem como promovedor de

carbonetos na solidificação e de perlita na reação

eutetóide.

Em uso normal o teor de manganês varia na faixa 0,55

a 0,75%.

Ferros fundidos

Page 76: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 76

Influência dos elementos químicos

Enxofre: forma sulfetos de ferro que tendem a

segregar para os contornos das células eutéticas,

atuando como fragilizante.É neutralizado pela adição

de manganês.

Contaminação adição do coque nos fornos cubilot.

Nos nodulares neutraliza a ação do magnésio. O teor

deve ser menor 0,03%.

Ferros fundidos

Page 77: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 77

Influência dos elementos químicos

Fósforo: em teores baixos forma “Steadita” que pode

prejudicar as propriedades. Atua como promovedor

fraco de grafita na solidificação e de perlita na reação

eutetóide.

Em Fofos de alta resistência teor abaixo de 0,10%.

Quando se deseja alta fluidez teores maiores que

0,6%.

Acima de 0,20% já tende a diminuir a usinabilidade.

Ferros fundidos

Page 78: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 78

Steadita

Ferros fundidos

Page 79: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 79

Influência dos elementos químicos

Cromo: pode estar presente como elemento residual

(até 0,10 %).

Para elevar a resistência à tração e a dureza teores

de 0,15 - 1,0%.

Forma carbonetos acima de 0,30% em peças de

seções finas e cantos vivos (utilizar elementos

grafitizantes para contrabalançar seu efeito).

Ferros fundidos

Page 80: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 80

Influência dos elementos químicos

Cromo

Nos Fofos baixa liga, o teor de cromo recomendado

deve produzir uma estrutura completamente perlítica

sem formação de carbonetos livres nos contornos das

células eutéticas ou sob a forma de ledeburita.

Resistência à corrosão dos Fofos Adição de cromo

em teores acima de 1,5%.

Ferros fundidos

Page 81: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 81

Influência dos elementos químicos

Molibdênio: aumenta a resistência à tração, a dureza e

o módulo de elasticidade. É adicionado em teores entre

0,20 - 0,80% .

Os melhores efeitos são obtidos quando o teor de

fósforo é abaixo de 0,10%, (molibdênio, e cromo, tende

a formar um eutético complexo com o fósforo o que

reduz o efeito desse elemento de liga).

Ferros fundidos

Page 82: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 82

Influência dos elementos químicos

Molibdênio:

Possui menor tendência para formar carbonetos que o

cromo, vanádio e tungstênio. Refina a perlita e favorece

a obtenção de estrutura bainítica. Em teores baixos,

quando usado isoladamente, favorece a obtenção de

ferrita na matriz.

Aumenta significativamente a temperabilidade. O

molibdênio é extensamente usado para aumentar as

propriedades a temperaturas elevadas.

Ferros fundidos

Page 83: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 83

Influência dos elementos químicos

Níquel: elemento grafitizante médio, diminuindo a

tendência de formação de carbonetos na solidificação.

Na reação eutetóide atua como perlitizante e como

consequência tende a aumentar a dureza e a

resistência à tração.

Nos Fofos de baixa liga, os teores adicionados estão

entre 0,25 - 3,0%. A faixa mais comum é entre 0,5 -

1,5%, sendo usado principalmente para contrabalançar

o efeito estabilizante do cromo, do molibdênio e do

vanádio. É caro e raramente usado isoladamente.

Ferros fundidos

Page 84: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 84

Influência dos elementos químicos

Cobre: ação grafitizante semelhante ao níquel,

diminuindo a tendência à formação de regiões

coquilhadas. O seu efeito grafitizante em relação ao

silício é de 1 para 4, como consequência, quando se

deseja melhor aproveitar o efeito da adição isolada de

cobre na resistência mecânica, recomenda-se uma

redução no teor de silício de 0,25% para cada 1% de

cobre adicionado.

Ferros fundidos

Page 85: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 85

Influência dos elementos químicos

Cobre:

Como perlitizante é mais eficiente que o níquel,

principalmente para eliminar restos de ferrita permitindo

aumentar a resistência e a dureza. Os teores usuais

estão entre 0,5 a 2%. Em peças grossa até 3%.

Favorável na usinabilidade. Diminui a resistência ao

impacto . Tende a melhorar a resistência à corrosão em

meios contendo enxofre.

Pode ser usado isolado ou como combinação, por

exemplo, Cu-Cr, Cu-Mo e Cu-Cr-Mo.

Ferros fundidos

Page 86: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 86

Influência dos elementos químicos

Estanho: atua como forte estabilizador da perlita, sem

apresentar tendência para formação de carbonetos na

solidificação e sem afetar significativamente a

morfologia da grafita.

É útil para eliminar as áreas de ferrita que tendem a

aparecer junto à grafita de superesfriamento. O seu

efeito é mais efetivo em Fofos hipoeutéticos.

Ferros fundidos

Page 87: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 87

Influência dos elementos químicos

Estanho:

Recomendam-se adições de até 0,10% (em peças

espessas 0,15%).

Teores crescente eleva a dureza devido a passagem da

estrutura de ferrítica-perlítica para perlítica. A

resistência à tração atinge um máximo quando a

estrutura é 100% perlítica. Teores acima do necessário

para produzir estrutura perlítica tendem a reduzir a

resistência à tração.

Diminui a tenacidade e a resistência ao impacto em

teores acima de 0,10%.

Ferros fundidos

Page 88: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 88

Influência dos elementos químicos

Antimônio: em teores até 0,05% teria efeito

semelhante ao do estanho. Em quantidades acima de

0,05% de Sb, esse elemento tende a reduzir a

tenacidade e a resistência ao impacto.

Ferros fundidos

Page 89: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 89

Influência dos elementos químicos

Vanádio: tem um efeito similar ao molibdênio. Teores

máximos devem ser limitados em torno de 0,20%. Em

peças muito espessas pode-se aceitar até 0,50%, caso

de deseje evitar a formação de carbonetos.

Usualmente, considera-se seu efeito na estabilização

de carbonetos 2,5 vezes maior que a do cromo. Na

reação eutetóide atua como estabilizador e refinador da

perlita. O vanádio tem um efeito favorável nas

propriedades a quente do ferro fundido cinzento.

Ferros fundidos

Page 90: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 90

Influência dos elementos químicos

Titânio: pode ocorrer como residual ou ser adicionado.

Atua como grafitizante em baixos teores e como

estabilizador de carbonetos em teores mais elevados.

Baixos teores, na faixa 0,05 a 0,20%, promove a

grafitização, reduz a tendência ao coquilhamento e

refina a grafita. Teores na faixa de 0,15 a 0,20% tende

a produzir grafita tipo D, que em geral não é desejável.

Ferros fundidos

Page 91: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 91

Influência dos elementos químicos

Titânio:

Verifica-se, porém, que em ferros fundidos de carbono

equivalente elevado (acima de 4,0) adições de 0,15 -

0,20% de Ti produzem uma estrutura ferrítica-perlítica

com grafita tipo D, que tem propriedades mecânicas

superiores que a mesma composição sem adição de

titânio.

Ferros fundidos

Page 92: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 92

Influência dos elementos químicos

Titânio:

O efeito grafitizante de baixos teores de titânio seria

devido a um efeito indireto, pela reação do Ti com

oxigênio e nitrogênio, que estão sempre presentes nos

ferros fundidos. Esses gases favorecem a formação de

eutético metaestável (carbonetos eutéticos) e a sua

remoção resulta em efeito grafitizante.

Ferros fundidos

Page 93: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 93

Influência dos elementos químicos

Alumínio: quase sempre está presente como residual

nos ferro-ligas, ou eventualmente em outras matérias-

primas.

Em baixos teores, menores que 0,25% ,tem forte ação

grafitizante tanto durante a solidificação como no

estado sólido.

Em teores elevados (acima de 4%) pode atuar também

como estabilizador de carbonetos.

Ferros fundidos

Page 94: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 94

Influência dos elementos químicos

Alumínio:

Residuais de alumínio tem sido apontado como um dos

principais responsáveis indiretos pelo aparecimento de

“pin-holes” em ferros fundidos cinzentos. Estes “pin-

holes”, na grande maioria dos casos, são produzidos

por hidrogênio e residuais de alumínio favoreceriam a

absorção do hidrogênio.

Ferros fundidos

Page 95: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 95

Influência dos elementos químicos

Alumínio:

Fofos ao alumínio são ligas de ferro-carbono-alumínio,

onde o alumínio substitui praticamente o silício. São

ligas de alta resistência mecânica, elevada tenacidade

e baixíssima tendência ao coquilhamento, o que a

indica para fundição de peças em moldes metálicos.

Quanto às propriedades mecânicas os Fofos ao

alumínio podem ser considerados como um produto

intermediário entre Fofo cinzento e Fofo nodular.

Ferros fundidos

Page 96: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 96

Formação da grafita nos ferros fundidos

O diagrama Fe-C é de natureza metaestável, a rigor

trata-se de um diagrama Fe-Fe3C. O equilíbrio estável

corresponde à liga ferro-grafita, onde ocorre a

decomposição do Fe3C em ferro e carbono na forma de

grafita.

Esta decomposição depende, dentre outros fatores, da

velocidade de resfriamento e da composição química

Ferros fundidos

Page 97: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 97

Formação da grafita nos ferros fundidos

Ao solidificar um ferro fundido cinzento hipoeutético,

resulta, em primeiro lugar, cristais de austenita cuja

quantidade aumenta com o decréscimo da temperatura.

O líquido residual toma-se mais rico em carbono e

silício, que são rejeitados à medida que a proporção de

austenita cresce.

Ferros fundidos

Page 98: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 98

Formação da grafita nos ferros fundidos

Quando é atingida a temperatura de equilíbrio do

eutético estável, seu carbono equivalente é

praticamente igual ao eutético (4,3%), ocorrendo uma

separação simultânea de austenita e grafita. O eutético

estável cresce a partir desses núcleos, sendo que o

crescimento se dá com uma frente de solidificação

aproximadamente esférica. Cada agregado esférico de

austenita e grafita lamelar é chamado de célula eutética

ou grão eutético.

Ferros fundidos

Page 99: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 99

Cristais de austenita

Crescimento dos

cristais de austenita

Page 100: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 100

Formação da grafita nos ferros fundidos

Nos ferros fundidos cinzentos hipereutéticos, a única

diferença é que a primeira fase a precipitar é a grafita

hipereutética na forma de lamelas longas, retas e

ramificadas e em seguida a sequência de solidificação

é praticamente idêntica a dos ferros fundidos

hipoeutéticos.

Ferros fundidos

Page 101: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 101

Formação da grafita nos ferros fundidos

Abaixo da temperatura de solidificação, tem se

dendritas de austenita cujo teor de carbono decresce

com a queda da temperatura, formando uma matriz em

que estão distribuídas lamelas de grafita. O carbono

precipitado da austenita aparece em parte como perlita

e parte como grafita livre, dependendo da sua

velocidade de resfriamento e do teor de silício,

principalmente.

Ferros fundidos

Page 102: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 102

Formação da grafita nos ferros fundidos

Ao se ultrapassar a ultima linha do eutetóide, toda a

austenita remanescente se transforma em perlita e se o

resfriamento for lento pode a perlita se decompor

parcialmente em ferrita e grafita, ficando a estrutura

constituída de perlita, ferrita e grafita que é a estrutura

mais comum em ferros fundidos comerciais.

Ferros fundidos

Page 103: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 103

Formação da grafita nos ferros fundidos

Fofos nodulares obtidos pela adição de magnésio ao

ferro liquido. O magnésio é vaporizado e o vapor

atravessa o ferro líquido, diminuindo seu teor de

enxofre, provocando a formação de grafita esferoidal.

O magnésio atua como inibidor de curta duração, que

retarda a formação inicial de grafita. O fofo cinzento

solidifica inicialmente com formação de cementita e

logo a seguir cessada a ação do magnésio, a cementita

decompõem-se produzindo grafita que se desenvolve

por igual em todas as direções, resultando assim numa

forma sensivelmente esférica.

Ferros fundidos

Page 104: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 104

Formação da grafita nos ferros fundidos

Um ferro fundido nodular hipoeutético inicia sua

solidificação com a formação de dendritas de austenita

relativamente pobres em carbono. À medida que a

temperatura diminui, o líquido residual toma-se mais

rico em carbono e silício, que são rejeitados da

austenita.

Ferros fundidos

Page 105: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 105

Formação da grafita nos ferros fundidos

Após um determinado superesfriamento (citado acima),

abaixo da temperatura do eutético estável, começam a

se formar os nódulos de grafita no líquido residual rico

em carbono e silício.

Para ferros fundidos nodulares eutéticos, a solidificação

inicia-se após um certo superesfriamento abaixo da

temperatura do eutético, com a formação de nódulos de

grafita em contato direto com o líquido.

Ferros fundidos

Page 106: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 106

Formação da grafita nos ferros fundidos

Uma diferença fundamental que existe entre os nódulos

de grafita observados em ligas hipereutéticas em

relação aos obtidos em ligas eutéticas e hipoeutéticas,

é que nas hipereutéticas os nódulos têm tamanhos

bastante diferentes, sendo os nódulos maiores os que

se formaram entre as temperaturas de liquidus

hipereutéticos e a do eutético, enquanto que os

menores são provenientes de reação eutética.

.

Ferros fundidos

Page 107: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 107

Obtenção do ferro fundido

Introdução

Os ferros fundidos são ligas de ferro carbono silício

com teores de carbono na ordem de 2,5 a 4,0% e

silício. Por essa razão, as temperaturas de fusão são

bem mais baixas, podendo se utilizar para sua fusão

equipamentos e processos, diferenciados em relação

ao aço.

Ferros fundidos

Page 108: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 108

Obtenção do ferro fundido

Matérias primas

Matérias primas básicas utilizadas na produção de

fofos ferro gusa, sucata de aço e ferros ligas.

Ferro gusa principal fonte de ferro utilizada na

fabricação de ferros fundidos com teor de carbono

variando de 3,2 a 4,6% e teor de silício de 0,5 a 3,0%.

Apresentam variações de composição química de lote

para lote. Os lotes devem ser identificados e separados

e o calculo de carga refeito a cada novo lote diminuindo

a necessidade de correções de composição química do

metal fundido.

Ferros fundidos

Page 109: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 109

Obtenção do ferro fundido

Matérias primas

Enxofre gusas provenientes de alto forno a carvão

vegetal são os que possuem menores teores deste

elemento.

Impurezas gusas vazadas em areia apresentam

maior teor de impurezas que os vazados em maquinas

de lingotar.

Sucata de aço está condicionado ao tipo de ferro

fundido que se quer obter. É o principal responsável

pelo diminuição dos teores de carbono do fofo. Seu uso

varia de l0 a 50% do peso da carga.

Ferros fundidos

Page 110: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 110

Obtenção do ferro fundido

Matérias primas

Ferros ligas são utilizados na produção dos ferros

fundidos para corrigir teores ou adicionar elementos do

ferro fundido e para inocular a liga para aumentar a

grafitização.

Ferros fundidos

Page 111: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 111

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Obtenção dos ferros fundidos em fornos cubilot ou

em fornos elétricos a arco elétrico e a indução.

Ferros fundidos

Page 112: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 112

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno cubilot

Equipamento de fusão empregado para a produção de

ferros fundidos que utiliza como matéria prima o ferro

gusa, sucata de aço, calcário (para separar

impurezas) e, como combustível, o coque.

Operacionalmente o forno não permite flexibilidade de

produção e tão pouco controle rigoroso de composição

química e temperatura de vazamento.

Sistema duplex uso do forno cubilot + forno de

indução.

Ferros fundidos

Page 113: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 113

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Operação do forno cubilot

Funcionamento baseado no princípio da contra

corrente.

Carga metálica sucata metálica de fundição (canais,

alimentadores, peças quebradas) e sucata em geral,

ferro gusa de alto forno, sucata de aço, adições de ferro

silício e ferro manganês.

Ferros fundidos

Page 114: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 114

Carcaça metálica

Porta de

carregamento

Anel de vento

Ventaneiras Principio da contra

corrente

Tijolos refratários

Produção de

1 à 50 t/h

Ferros fundidos

Page 115: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 115

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Fornos elétricos

Permite o controle da temperatura do banho, bem como

condições favoráveis para oxidação e adições de

elementos de liga permitindo a obtenção de ferros

fundidos com características excepcionais e alta

qualidade.

Ferros fundidos

Page 116: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 116

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno a arco

Ocorre a transformação da energia elétrica em energia

térmica. A corrente elétrica passa por transformadores

e é levado aos eletrodos de grafite, por meio de

terminais e cabos flexíveis. Os eletrodos penetram no

forno através da abóbada e o arco é formado entre os

eletrodos e a carga metálica, por meio do qual serão

fundidos os materiais e ou mantido líquido o banho

metálico.

Ferros fundidos

Page 117: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 117

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno de Indução

O processo de aquecimento difere dos outros

processos de fusão do aço pelo fato de que o calor não

é transmitido à carga pela irradiação, e sim produzido

no interior da mesma.

Ferros fundidos

Page 118: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 118

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno de Indução

Forno de Indução a canal

Consistem de um núcleo, uma bobina (primário) e um

secundário formado pelo banho metálico, que com o

formato de uma calha circular, circunda o núcleo e a

bobina primária.

Ferros fundidos

Page 119: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 119

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno de Indução a canal

A fusão é obtida ao se fazer passar pela bobina uma

corrente alternada de alta voltagem, será feito circular

no banho metálico uma corrente induzida de menor

voltagem, porém de maior intensidade. A secção

pequena e o grande comprimento do banho na calha

de fusão apresentam uma grande resistência a

passagem da corrente elétrica, a qual se transforma em

calor e causa o aquecimento da carga.

Ferros fundidos

Page 120: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 120

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno de Indução a canal

Desvantagens:

• Manter uma poça de material fundido após a fusão;

• Manutenção do canal difícil;

• Erosão do revestimento e arraste de pequenos

fragmentos para o metal líquido;

Ferros fundidos

Page 121: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 121

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno de Indução a canal

Vantagens:

• Menor consumo de energia;

• Menor investimento inicial ;

• Boa rentabilidade em serviço contínuo;

Não é indicado para o trabalho com metal sólido sendo

mais adequado para manutenção de banho líquido

(sistema duplex).

Ferros fundidos

Page 122: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 122

Metal fundido

Canal

Núcleo de ferro

Bobina

Canal

Refratário

Ferros fundidos

Page 123: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 123

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno de Indução a cadinho

A carga metálica desempenha o papel de secundário

do circuito. O enrolamento primário é constituído por

uma bobina de tubos de cobre resfriados à água,

colocados no interior da carcaça do forno. A câmara de

aquecimento é um cadinho refratário ou é constituída

de revestimento refratário socado no lugar, de natureza

ácida.

Ferros fundidos

Page 124: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 124

Obtenção do ferro fundido

Equipamentos de fusão

Forno de Indução a cadinho

Ferros fundidos

Vantagens:

• Trabalha com qualquer tipo de sucata;

• Flexibilidade na troca de ligas uma após

a outra fusão intermitente;

• Curto período de fusão;

Page 125: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 125

Ferros fundidos Plataforma

Refratário

Tampa

Bica

Cabo de força e

refrigeração

Pedestal e cilindro

hidráulico de

elevação

Bobina Metal

Líquido

Page 126: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 126

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Escória

Forno cubilot indicação das condições de operação

e qualidade do ferro fundido.

Constituída de:

Al203

SiO2

CaO

Refratário

Areia da fundição, cinzas, refratário

Calcário

Page 127: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 127

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Escória

Ácida

Básica

SiO2 CaO

SiO2 CaO

Fios

longos

Fios

Curtos

Page 128: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 128

Ferros fundidos

Características a observar Observações

Calmo Viscosidade boa, operação normal.Fluxo

Agitado Escória espumosa, operação irregular.

Ácido Fios longos.Basicidade Básico Fios curtos.

PretaEscória ruim, condições extremamenteoxidantes.

Marrom escuro Escória ruim, condições oxidantes.

Verde garrafa Operação normal.

Verde tingido deamarelo

Operação normal, mas com excesso demanganês.

Cor

Marrom Escória ruim com excesso de calcário.

Page 129: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 129

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Superaquecimento

É aquecer o metal líquido de 100 a

150°C acima da temperatura de

vazamento de 5 à 15 minutos.

Destruir ou diminuir os núcleos de solidificação

instáveis Homogeneização do banho

Page 130: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 130

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Adicionar compostos grafitizantes no

metal líquido momentos antes do

vazamento.

Promover a formação da grafita na solidificação.

Page 131: Ferros fundidos sertemaq

131 SERTEMAQ - FUNDIÇÃO

Microestrutura de um ferro fundido cinzento sem

inoculação. 100X

Ferros fundidos

Page 132: Ferros fundidos sertemaq

132 SERTEMAQ - FUNDIÇÃO

Microestrutura de um ferro fundido cinzento com

inoculação. 100X

Ferros fundidos

Page 133: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 133

Grupo de inoculantes Inoculantes

Grafita

Silício metálico

Ferro-silício 50%

Ferro-silício 75%

Tipo “A”

Tipo “B”

Ferro-silício 85%

Inoculantes grafitizantes

comuns

Ca-Si

Ca-Si-Ti

Ca-Si-Mn

Ca-Si-Mn-C

Fe-Si-Zr

Fe-Si-Zr-Ca

Ca-Si-Ba

Fe-Si-Mn-Zr-Ba

Si-Mn-Ca-Ba

Inoculantes grafitizantes

especiais

Si-Terras raras

Fe-Cr

Cr-Si-MnInoculantes estabilizadores

perlitizantesCr-Si-Mn-C

Page 134: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 134

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Composição química do ferro base

Carbono

Grafitização

Em ligas

hipoeutéticas Quantidade de inoculante que

nas ligas hipereutéticas

Page 135: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 135

Ferros fundidos

Teor de impurezas

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Oxigênio em excesso Consumo de inoculante

Os inoculantes são excelentes desoxidantes

?

Page 136: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 136

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Temperatura de inoculação

Temperatura elevada

Temperatura baixa

Destruição dos centros efetivos

para nucleação da grafita

Dissolução incompleta dos

inoculantes

Page 137: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 137

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Mais eficiente quanto maior a quantidade de inoculante?

Quantidade de inoculante

Existe um limite a partir do qual o aumento de inoculante

não atuará eficientemente.

Excesso provoca mais escória, riscos de

inclusões e porosidades no produto.

Page 138: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 138

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Limpeza do banho

Antes da inoculação Preparação do banho

Remoção da escória

O inoculante é desoxidante e seria consumido na

desoxidação da escória não ocorrendo a grafitização.

Page 139: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 139

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Fading

Tempo de atuação do inoculante

Importância Controlar o tempo decorrido entre a

inoculação e o início da solidificação.

Formação de carbonetos

Page 140: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 140

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Granulometria

Partículas pequenas Facilmente oxidadas

Partículas grandes Demorada dissolução

Tamanho das partículas entre 0,7 a 2,8 mm.

Page 141: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 141

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Técnica de inoculação

Depende

Quantidade de inoculantes

Número de inoculações

Tipo de inoculante

Granulometria

Page 142: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 142

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Inoculação

Sua eficiência depende:

Técnica de inoculação

Inoculação durante a transferência do metal

do forno para a panela de vazamento, no jorro

de metal.

Page 143: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 143

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Nodularização

Elementos nodularizantes

Magnésio - mais utilizado

Cério

Cálcio

Page 144: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 144

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Nodularização

Técnicas de nodularização

Simples transferência

FeSiMg adicionado ao

fundo da panela e

recoberta com sucata de

aço para retardar a

reação.

Page 145: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 145

Ferros fundidos

Técnicas de nodularização

Sandwich

A panela de vazamento possui um

degrau no fundo onde é colocado o

FeSiMg e recoberta com sucata de

aço para retardar a reação.

Variáveis de processo

Nodularização

Page 146: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 146

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Nodularização

Simples transferência Sandwich

Page 147: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 147

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Nodularização

Fatores a serem considerados nas técnicas de

nodularização:

Composição química

O teor de enxofre é crítico pois o magnésio é

um excelente dessulfurante. Quando o teor de

enxofre é alto deve-se proceder a tratamentos

de dessulfuração antes da nodularização.

Page 148: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 148

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Nodularização

Fatores a serem considerados nas técnicas de

nodularização:

Temperatura do banho

Temperatura muito alta

acentua a perda por

oxidação e volatilização.

Temperatura muito baixa

poderá causar cementita

livre na estrutura.

Page 149: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 149

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Nodularização

Fatores a serem considerados nas técnicas de

nodularização:

Temperatura do banho

Recomendam-se

temperaturas de tratamento

em torno de 1480 a 1520ºC.

Page 150: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 150

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Nodularização

Fatores a serem considerados nas técnicas de

nodularização:

Temperatura de

vazamento

Acima de 13700C, pois abaixo disso

tenderá a haver formação de

carbonetos eutéticos.

Temperaturas mais elevadas

provocara uma maior tendência de

reação metal molde, e a formação

de microporosidades.

Page 151: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 151

Ferros fundidos

Variáveis de processo

Nodularização

Fatores a serem considerados nas técnicas de

nodularização:

Panela de

vazamento

A área de superfície da panela

deve ser a menor possível.

Minimizar as perdas por

oxidação e volatilização.

Page 152: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 152

Ferros fundidos

Variação do teor de Mg com o tempo para nodularização

em panela com H/D = 1 (série A) e H/D = 2 (série B)

Page 153: Ferros fundidos sertemaq

SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 153

Porcentagem dos elementos dos materiais de acerto e rendimento em fornos de indução

Material Elementos Porcentagem Rendimento

Carbono 97 Mín. 0,97Material deeletrodo Enxôfre 0,4 Max -

Carbono 65 Min. 0,97Babaçu

Enxôfre 0,1 Max -

Carbono 65 Mín. 0,97Moinha de coque

Enxôfre 1 Max. -

Cromo 50 – 60 1

Carbono 05 – 07 0,97Ferro cromo(alto cromo)

Silício 1,5 - 3 0,75

Manganês 74 – 76 1Ferro manganês(alto carbono) Carbono 06 – 07 0,97

Ferro Silício Silício 42 – 48 0,75

Sucata de cobre Cobre 99 Min. 1

Molibdênio 55 - 70 1Ferro molibdênio(alto carbono) Carbono 2,5 Max. 0,97

Magnésio 8 - 10 0,33FeSiMg

Silício 43 - 48 0,75

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SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 154

Ferros fundidos

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SERTEMAQ - FUNDIÇÃO 155

Ferros fundidos