FORMAÇÃO DA MICROESTRUTURA DOS

FERROS FUNDIDOS

diagrama de fasessequência de transformações

Composições Químicas Básicas

• % carbono : 2,7 a 3,8% • % silício : 1,5 a 2,6 %

• carbono equivalente: “ %Si=1/3 %C ”• C.E. = % C + 1/3 % Si ( e P )• CE : 3,5 a 4,4%

Sequência de solidificação

DIAGRAMA DE FASES•formação da austenita

•reação eutética

•sistema metaestável (Fe3C)

•sistema estável (grafita)

•resfriamento até o eutetóide

•reação eutetóide

•sistema metaestável (Fe3C)

•sistema estável (grafita)

cementita

grafita100%C

Formação da austenita primária

Carbono equivalente

• alto

• baixo

Líquido

Dendrita deAustenita

calcular Vvγ para

*CE= 3,5%

*CE= 4,2%

detalhe na região do eutéticosistema γ -grafita

sistema γ -Fe3C

Solidificação do Eutético

Efeito do Si e do Cr

COMO SE SOLIDIFICA O FERRO FUNDIDO?

células eutéticas

macro: barra congelada(solidificação interrompida)

células eutéticas

macrografias, cps de 30 mm diam.

35

Temperatura de equilíbrioestável x metaestável

T x %CLÍQUIDO

E

E’ SÓLIDOSA u s t e n i t a + g r a f i t a

A u s t e n i t a + c eme n t i t a

Tem

Tee

34

Formação do eutéticoaustenita + cementita

• Estabilidade x metaestabilidade

36

Estável x metaestável(grafita x cementita)

Líquido

Austenita + grafita Célula eutéticafofo cinzento/nodular

Austenita + cementita Célula eutética

fofo branco

curvas de resfriamento

Tee

Tem

38

Efeito da composição química(e da velocidade de resfriamento)

• Composição base • Facilitando para a grafita

Alto Si / Baixo Cr TeeTee

Tem

Tem

39

Efeito da composição química

• Composição base • Facilitando para os carbonetos

Tem

Tee

Tem

Alto Cr / Baixo silício

Tee

40

Estrutura mesclada

• Superresfriamento eRecalescência

• Segregação de Cr, Mn ...

Tee

Tem

início da solidificação

fim da solidificaçãoTem

Constituição dos ferros fundidosPor que há tanta variação das propriedades?

⇒variações da microestrutura

ferramenta básica : metalografia•seleção da posição ( toda peça é heterogênea)•corte, lixamento e polimento•caracterização da grafita•ataque •caracterização dos demais constituintes

Constituição dos ferros fundidosalguns conceitos

FASES E MICROCONSTITUINTESFASES:substância “homogênea” com estrutura e composição previstas no diagrama de fases, para cada composição e temperatura. Exemplos:

líquido; ferrita; grafita; austenita; cementita

MICROCONSTITUINTES:

São formados por uma ou mais fases. Exemplos:

perlita ( ferrita+cementita)

ledeburita(perlita+cementita)

grafita

ferrita

Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos

MICROESTRUTURA

•É formada pelos diversos microconstituintes

•O que pode variar?

1) tipos de constituintes presentes

2)quantidades de cada um

3)morfologia / distribuição / tamanho

Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos

grafita

•constitui cerca de 10% do volume (obs.:densidade=2,25)

•várias morfologias e tamanhos

classificação

aspecto da grafita lamelar

aspecto da grafita lamelar

aspecto da grafita lamelar

aspecto da grafita lamelar

Contribuição da Grafita

•Diminui o LR, a Resist. à Fadiga e a Dureza•efeitos mais graves para partículas grosseiras

•Melhora a usinabilidade

•Aumenta o efeito de amortecimento de vibrações

•melhora condutividade térmica e resist. a choque ou fadiga térmicos

•responsável pelo efeito de auto-alimentação

Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos

perlita

•responsável pela resistência mecânica; constitui 100% da matriz de fofos de alto LR.

•é formada de lamelas alternadas de ferrita (mole) e cementita (dura)

•dureza e resist. mecânica variam com grau de refinamento : 170 a 330 Brinell

figura

Constituição dos ferros fundidosperlita

Constituição dos ferros fundidosperlita em

fofo cinzento

Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos

ferrita

•presente nos fofos de menor LR•dureza entre 70 e 150 Brinell - depende da %Si•diminui dureza e resistência mecânica•facilita usinagem•frequentemente, especificações de clientes estabelecem limite máximo (comparar com nodular!)

Constituição dos ferros fundidos

ferrita

Constituição dos ferros fundidos

ferrita

Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos

cementita livre

•altíssima dureza: 800 a 1100 •aumenta a dureza do ferro fundido•diminui a resistência mecânica•prejudica muito a usinabilidade•aumenta a resistência ao desgaste: discutir aplicações!•“rouba” grafita necessária à auto-alimentação

gráfico

Constituição dos ferros fundidos

cementita livre

Constituição dos ferros fundidos

efeito de 5 % de cementita livre na vida de ferramenta de usinagem

Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos

steadita

•decorre da presença do elemento P•forma-se a partir de teores próximos a 0,1%P•alta dureza : 400 a 600 (mais, com Cr,etc)•fragilizante•prejudicial à usinabilidade•associada a microrrechupe

Constituição dos ferros fundidos

steadita