Nucleao e Crescimento

Um metal no estado slido possui tomos que vibram com uma certa freqncia em torno de posies geomtricas definidas (determinadas pelo tipo de arranjo cristalino especfico do metal em questo). No estado lquido, tais tomos, alm de vibrarem, no possuem posio definida, pois esto em movimento dentro do lquido. Por se movimentarem, os tomos no estado lquido entram em coliso, envolvendo milhares de tomos simultaneamente. Pode-se imaginar que nesta coliso, surge um agrupamento momentneo de tomos, formando um ncleo , com um dado arranjo atmico (CCC, CFC, HC, etc). O ncleo um slido que pode crescer ou se dissolver, dependendo da temperatura do sistema. O crescimento do slido se d por migrao de tomos do liquido para o slido, acoplando os tomos nas posies de equilbrio do reticulado que especfico do metal em questo, conforme indicado na figura.

A temperatura na qual ocorre equilbrio termodinmico entre um slido e seu respectivo lquido a temperatura de fuso (que igual de solidificao apenas em substncias puras e sistemas eutticos). Contrariamente ao senso comum, tal definio no significa que a solidificao se inicia nesta temperatura. O estudo da solidificao envolve duas abordagens distintas. Na abordagem termodinmica, analisam-se as energias envolvidas na solidificao enquanto na abordagem cintica, analisa-se a velocidade com que os processos (de nucleao e crescimento) acontecem. Trataremos aqui da abordagem termodinmica

Temperatura na SolidificaoA solidificao composta dos processos de NUCLEAO e CRESCIMENTO DE CRISTAIS a partir de um lquido. Ocorre no resfriamento, conforme curva de temperatura abaixo.

CURVA TPICA DE TEMPERATURAS DE RESFRIAMENTO Na regio L (estado lquido) , a temperatura diminui por efeito de transmisso de calor atravs do molde. A temperatura aumenta a Partir de Tf -DT pelo efeito de rescalescncia. Inicia-se a solidificao, atravs do aparecimento dos primeiros ncleos slidos.No patamar L+S h a coexistncia dos estados lquido e slido. Ao final do patamar toda a massa est solidificada ( incio da regio S). Note: a solidificao se inicia numa temperatura situada no intervalo DT, portanto o lquido se encontra abaixo da temperatura de fuso ( Tf ),super-resfriado.

Balano de Energia - Energia de GibbsEm sistemas sob presso e temperatura constantes, a energia controladora do processo a energia livre de Gibbs (G). Tal energia definida por G = H -TS, onde T a temperatura, H a entalpia e S a entropia da substncia em questo. A entalpia pode ser entendia fisicamente como uma medida da quantidade de calor existente na substncia e a mesma estocada na forma de amplitude de vibrao dos tomos. Portanto, a medida da entalpia (unidades de energia) reflete uma medida da energia de ligao entre os tomos. Por sua vez, a entropia pode ser entendida como uma medida da desorganizao interna da substncia, isto , uma medida de como os tomos se arranjam. Em um lquido, os tomos se arranjam de modo desordenado enquanto em um slido, h maior ordenao (menor entropia), pois os tomos ocupam posies regulares (formando o reticulado cristalino CCC, CFC e outros). Sabe-se que no universo a energia constante e que a variao da entropia igual ou maior que zero (tendncia desordem) A energia de Gibbs portanto um parmetro indicador da estabilidade em sistemas sob temperatura e presso constantes. O sistema tende a seu estado de mnima energia livre.

Para o caso de transformao de fases numa substncia, trabalha-se com a variao da energia livre DG , na forma: DG= G slido G lquido ou DG = DH-TDS onde DH a variao de entalpia e DS a variao de entropia entre os estados da transformao (lquido e slido). Como conseqncia do fato de que o sistema (sob temperatura e presso constantes) tende a evoluir no sentido de minimizar a energia livre de Gibbs, temos que a variao desta energia (DG) um valor que indica o sentido espontneo de uma reao (quando o sistema se encontra sob temperatura e presso constantes), de acordo com: se DG > 0 : reao impossvel (no ocorre) se DG = 0 : reao em equilbrio se DG < 0 : reao pode ocorrer (sentido espontneo) Alm do aspecto de que o valor de DG indica a tendncia de reao , tal valor uma medida da energia disponvel para que ocorra a reao, podendo ser interpretado como a fora motriz da transformao. Quanto mais negativo for DG, maior a fora motriz e maior a tendncia de ocorrer a reao.

Termodinmica da Nucleao

O objeto deste enfoque a energia envolvida no processo, particularmente a fora motriz e a barreira energtica. A nucleao um fenmeno que pode ocorrer com a formao de ncleos diretamente a partir do lquido (nucleao homognea) ou com a formao de ncleos sobre superfcies pr-existentes (nucleao heterognea), abordadas abaixo: Nucleao Homognea O incio da solidificao ocorre com a formao de ncleos slidos estveis que posteriormente crescem. Para que haja formao destes ncleos, preciso que DG 0 . Por outro lado, a formao de um ncleo envolve duas energias. A primeira uma energia de volume (DGVOL), resultante da transformao do lquido em slido e que liberada pelo sistema, atuando como fora motriz da solidificao. A segunda uma energia de superfcie (DGSUP), pois o surgimento do ncleo implica na criao de uma interface entre slido e lquido, que exige consumo de energia pelo sistema e atua como barreira solidificao. Assim, DGTOTAL= DGSUP + DGVOL 0 Uma vez que a nucleao se inicia com um certo super-resfriamento, DGVOL sempre negativo sendo a fora motriz do processo de solidificao. Assumindo-se que o ncleo inicial seja esfrico, tal variao de volume proporcional ao cubo do raio da esfera. (DGVOL ~ R3 ) Por outro lado, a criao da interface slido-lquido exige consumo de energia e o DGSUP positivo e proporcional superfcie da esfera, isto , proporcional ao quadrado do raio (DGSUP ~R2). As energias so ilustradas na figura abaixo:

Observa-se que o DGTOTAL menor que zero para raio do ncleo igual a R1, o que sugere que o menor ncleo estvel aquele que possui raio R1.

Todavia, caso se forme momentaneamente um ncleo com raio igual a R2, (onde D GTOTAL > 0), tem-se duas possibilidades: O ncleo pode perder tomos para o lquido, reduzindo seu tamanho e, conseqentemente, aumentando DGTOTAL (seta 1), o que termodinamicamente impossvel (aumentar DG significa DG>0) Outra possibilidade o ncleo receber tomos do lquido, aumentando seu tamanho e, conseqentemente, diminuindo DGTOTAL (seta 2), o que termodinamicamente vivel (DG < 0). Portanto, qualquer ncleo momentaneamente formado com tamanho entre Rc e R1, embora tenha gerado um DGTOTAL > 0 (o que o torna instvel), tende a crescer (direo da seta 2) pois isto reduz o DGTOTAL. Do exposto resulta que existe um tamanho mnimo para que os ncleos possam crescer e se tornar estveis. Este tamanho mnimo recebe o nome de raio crtico (Rc). A este reio crtico corresponde um DGCRIT , que a barreira energtica a ser vencida para haver solidificao. Esta barreira energtica tem origem na necessidade de criar superfcie (DGSUP, que consome energia) e por isso surge a necessidade de haver um certo super-resfriamento para que o lquido acumule energia volumtrica (DGVOL, fora motriz) capaz de compensar tal barreira energtica. Nucleao heterognea A nucleao heterognea ocorre quando a solidificao ocorre a partir de superfcies prexistentes, tais como as paredes do molde ou quando da presena de partculas slidas no lquido. A figura abaixo ilustra que a superfcie a ser criada pela nucleao a partir de um substrato (nucleao heterognea) menor, (comparada a da nucleao homognea) podendo facilitar o processo pois exige menor energia de interface (barreira energtica) . Observa-se tambm que o ncleo resultante da presena de um substrato possui menor volume e portanto menor nmero de tomos.

A presena de qualquer tipo substrato no garantia de facilitar a nucleao, pois depende da tenso superficial entre ncleo e substrato, isto , depende da molhabilidade entre ambos que, por sua vez, depende da composio qumica do ncleo e do substrato. Esta molhabilidade pode ser avaliada pelo ngulo A anlise termodinmica realizada para a nucleao homognea pode ser aplicada para a nucleao heterognea, porm substituindo-se a varivel raio pela varivel nmero de tomos (N) que constituem um ncleo. Caso haja molhabilidade entre lquido e substrato, a energia crtica para nucleao torna-se menor, conforme ilustrado abaixo (quanto maior a molhabilidade, menor o ngulo q e menor DGcrit para nucleao heterognea).

A figura abaixo ilustra as parcelas de energia de superfcie, volumtrica e total para o caso de nucleao com e sem substrato (ndices 2 e 1 respectivamente).

A presena de um substrato diminui (de DGS1 para DGS2) a energia de interface a ser criada (pois parte desta j existe no substrato), reduzindo a energia crtica total (de DGC1 para DGC2) e portanto o nmero de tomos necessrios para formar o ncleo crtico (de N1 para N2), facilitando a nucleao. (A presena de substrato diminui o nmero de tomos, mas no diminui o raio crtico).

Caractersticas Gerais

outro tipo de defeito que pode ocorrer em peas fundidas, tambm denominado hetereogeneidade qumica. O que : a distribuio heterognea de elementos de liga e impurezas dentro da estrutura do material Causa: provocada pela solidificao fora das condies previstas pelo diagrama de equilbrio Mecanismo de formao: Como este mecanismo de formao de defeitos um pouco mais complexo, ser descrito com mais detalhes.

Origem da Segregao

A solidificao de ligas metlicas ocorre em geral conforme a faixa de temperaturas mostrada na figura (exceto no caso de ligas eutticas).

O metal ao ser resfriado atinge a temperatura liquidus. Nesta temperatura surgem os primeiros ncleos slidos Na continuidade surgem mais ncleos e crescem os ncleos existentes Em condies de equilbrio (resfriamento lento) , cada partcula slida na mistura L+S possui a composio correspondente linha solidus Por sua vez o lquido tem a composio ditada pela linha liquidus Exemplo: Para melhor entendimento, abaixo pode ser observado o exemplo da evoluo da composio qumica do slido e do lquido, no processo de solidificao de uma liga de cobre com 40 % Ni.

Observe que o primeiro slido formado possui 52% de Ni Durante a solidificao, a composio se altera de 52 a 40% de Ni, que a composio mdia

original da liga. Como resultado a composio qumica nestas condies homognea ao longo do gro. Na maioria dos casos reais a velocidade de solidificao no baixa o suficiente para garantir as condies de equilbrio, portanto o resultado no ideal. Ilustra-se a seguir o caso real de resfriamento em situao de no equilbrio. Ou seja, esfriamento onde no h tempo para homogeneizao qumica. As partculas assim formadas tero , ao crescerem, diferentes composies na periferia e no ncleo.A ilustrao refere-se mesma liga Cu- 40% Ni .

Observa-se que a temperatura na qual termina a solidificao inferior quela obtida sob condies de equilbrio. (Este fato possibilitar a ocorrncia do fenmeno de liquao, comentado mais adiante). Note que a composio do slido, ao invs de seguir a linha solidus (como no exemplo anterior) segue a linha tracejada devido falta de tempo para homogeneizao da composio ao longo do gro. O resultado final que os gros formados possuem um gradiente de composio qumica, isto , a composio varia do centro para a periferia do ncleo. Ocorre formao de zonas de distintas composies qumicas dentro do gro, C1,C2,C3,C4,C5, conforme mostrado abaixo:

Observe que no se tratam de gros concntricos, pois no h contornos de gro entre uma zona e outra. As zonas situam-se dentro do gro e freqentemente no so perceptveis em exame microscpico. Este tipo de heterogeneidade qumica (segregao) que se desenvolve dentro do gro denominada de zonamento.

ConsequenciasA presena de segregao traz como conseqncia o fato de que o ltimo lquido a se solidificar (e que se situa no contorno de gro) , tem temperatura de fuso mais baixa que o resto do material (mais baixa inclusive do que aquela prevista pelo diagrama de equilbrio). No caso de um reaquecimento da pea (por exemplo, no tratamento trmico posterior), pode ocorrer fuso (localizada) da regio do contorno de gro, enquanto o centro do gro permanece slido. Esta fuso localizada do contorno recebe o nome de liquao e resulta em intensas distores dimensionais na pea (grandes empenhamentos) chegando a inutiliz-las. A presena de impurezas tende a agravar o fenmeno, na medida em que as mesmas tendem a serem rejeitadas, durante a solidificao, dos ncleos slidos para o lquido remanescente, resultando em concentraes elevadas nos contornos de gro.

Outros Tipos de SegregaoAlm do zonamento (que uma microssegregao), existem outros tipos de heterogeneidades qumicas, tais como: Macrossegregao (normal e inversa): A macrossegregao tem a mesma origem da microsegregao, isto , causada pela rejeio de soluto do slido para o lquido durante a solidificao. A diferena est no fato de que a macrossegregao ocorre ao longo da pea (e no apenas dentro do gro). Uma vez que a solidificao ocorre da parede do molde para o centro da pea, comum que ocorra aumento da concentrao de solutos da periferia para o centro da pea. Este tipo de macrossegregao denominada de segregao normal. Como a macro e a microsegregao tem a mesma origem, as peas fundidas costumam ter simultaneamente heterogeneidade dos dois tipos. Em alguns casos, particularmente nas ligas com grande intervalo de solidificao, o lquido presente entre as dendritas bombeado para trs da frente de solidificao. Portanto a concentrao de soluto diminui da periferia para o centro da pea e este tipo de segregao denominado segregao inversa. Aqui h casos onde o lquido (rico em impurezas) chega a sair pelas paredes da pea (a pea transpira), sendo tal fenmeno denominado exsudao. Segregao gravimtrica: outro tipo de segregao, que tende a ocorrer quando a composio qumica da liga tal que,

durante a solidificao formam-se fases slidas com densidades muito diferentes. Durante a solidificao em ferros fundidos nodulares, forma-se primeiro a grafita (baixa densidade) no metal lquido (maior densidade). Portanto a grafita tende a boiar (fenmeno denominado de flotao). As grafitas flotantes podem movimentar-se e alinharem-se na pea, criando uma regio de concentrao

Imagem da Grafita Flotante

1.2.

o o o o

material fundido de maior consumoFerros fundidos O ferro fundido (fofo) no pas e no mundo. Apresenta atributos no encontrados em nenhum outro material e tambm um dos metais mais baratos que se dispe. Ferros fundidos Ferros fundidos Vantagens: Ferros fundidos Baixo ponto de fuso Apresenta contrao baixa Excelente usinabilidade Propriedades mecnicas bem definidas

3.

ligas de ferro, carbono (2,5 a 4,0%) eFerros fundidos Os ferros fundidos silcio (1 a 3%). Ferros fundidos 4. Ferros fundidos Os ferros fundidos se caracterizam por apresentar reao euttica durante sua solidificao em decorrncia, as temperaturas de fuso so bem mais baixas que a de outras ligas ferrosas, podendo se utilizar para sua fuso equipamentos e processos diferenciados em relao ao ao. Ferros fundidos 5. Ferros fundidos Diagrama de equilbrio ferro carbono As transformaes responsveis pela formao dos constituintes das ligas ferro-carbono, onde os ferros fundidos se incluem, estudada e analisada, a partir do diagrama de equilbrio ferro-carbono. Ferros fundidos Ferros fundidos O diagrama de fase a seguir no um diagrama de equilbrio completo, pois representado somente at 6,7% de carbono, porque forma com o ferro o composto Fe 3 C que contm 6,67% de carbono. Ligas com mais de 4,0 a 4,5% de carbono, apresentam pouco ou nenhum interesse comercial, devido alta dureza e fragilidade que elas apresentam. Ferros fundidos Ferros fundidos Esse diagrama no um diagrama de equilbrio verdadeiro, pois a cementita no uma fase de equilbrio. A grafita mais estvel que a cementita e sob condies adequadas, a cementita se decompe, formando grafita. Em aos comuns essa decomposio nunca observada, porque a nucleao da cementita no ferro supersaturado de carbono ocorre mais facilmente que a nucleao da grafita. Ferros fundidos

6.

7.

8.

Ferros fundidos O diagrama ferro-carbono se caracteriza por trs pontos principais: Ponto perittico com 0,16% de carbono a 1493 0 C; Ponto euttico com 4,3% de carbono a 1147 0 C; Ponto eutetide com 0,8% de carbono a 723 0 C. Ferros fundidos 9. Ferros fundidos Ponto Perittico Ponto Eutetide Ponto Euttico 10. Ferros fundidos A transformao perittica ocorre a temperaturas elevadas e em aos de baixo teor de carbono. Todas as composies desta fase passam, em seguida, pelo campo monofsico CFC. Assim, os efeitos sobre a estrutura temperatura ambiente so secundrios e normalmente so desprezados. Ferros fundidos

11.

Ferros fundidos A soluo slida cbica de face centrada CFC, ou fase (gama), chamada de austenita . Todas as ligas contendo menos que 2,06% de C passam pela regio austentica no resfriamento. As ligas contendo menos que 2,06% de carbono so arbitrariamente chamadas de aos (maioria dos aos contm menos que 1,0% de carbono). Ferros fundidos ligas com mais de 2% de carbono, pormFerros fundidos Ferros fundidos considera-se que os ferros fundidos comerciais no so ligas binrias ferro-carbono, pois elas contm teores relativamente elevados de outros elementos, principalmente o silcio . Em geral os ferros fundidos so ligas ternrias de ferro-carbono-silcio. Ferros fundidos 1394 0 C, o ferro solidifica de acordo com o reticulado CCC ) sofre uma redisposio ). 3- A 1394 0 C o ferro delta ( (ferro delta - ) que permanece espontnea e forma-se um novo reticulado CFC, (ferro gama - estvel at 912 0 C. 4- A 912 0 C o ferro sofre uma nova transformao, com um ), no havendo mais transformaes novo rearranjo atmico CCC, (ferro alfa - at a temperatura ambiente. Ferros fundidos

12.

13. Ferros fundidos Alotropia do ferro puro 1- Temperatura de Fuso a 1538 0 C 2- Entre 1538 0 C a

14. Ferros fundidos Constituintes das ligas ferro-carbono metaestveis Ferrita

menores espaamentos ) : Ferros fundidos Estrutura CCC ou ferro alfa ( interatmicos e pronunciadamente alongados, no podem acomodar com facilidade os solubilidade de carbono cerca de 0,008% a temperatura tomos de carbono mole e dctil, com limite de resistnciaambiente, e 0,23% a 727 0 C. Ferrita abaixo de 32 Kgf/mm 2 e dureza Brinell em torno de 90 HB. 15. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferro puro gros de ferrita.

16.

) : forma estvel do ferro puro Ferros fundidos Austenita ou ferro gama ( entre 910 C e 1400 0 C. Estrutura CFC, com espaos interatomicos maiores, mas so menores que o tomo de carbono, de forma que a dissoluo de carbono na austenita introduz deformaes na estrutura, impedindo que todos os interstcios sejam preenchidos simultaneamente, ficando a solubilidade mxima de carbono em 2,0% em peso (8,7% em tomos). Ferros fundidos ): acima de 1400 0 C, a Ferros fundidos Ferrita delta ou ferro delta ( austenita deixa de ser a forma mais estvel, voltando a estrutura ser CCC. Este constituinte no apresenta importncia no estudo dos aos. Ferros fundidos Ferros fundidos Cementita ou carbeto de ferro : o excesso de carbono em relao ao limite de solubilidade formando uma segunda fase. Possui reticulado ortorrmbico com 12 tomos de ferro e 4 de carbono por clula, correspondendo isso a 6.67% de carbono. Dada a proporo de tomos de ferro e carbono de 3 para 1 no reticulado cristalino usualmente representada como Fe 3 C. Ferros fundidos Ferros fundidos Comparado a ferrita e austenita, a cementita muita dura, cerca de 67HRC ou 900 HV. A cementita quando presente, associada a ferrita em partcula finas, aumenta muito a resistncia do ao, pois inibe o escorregamento e evita o cisalhamento da fase dctil ferrita. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Perlita com as lamelas de cementita em um fundo de ferrita. Ferro com 0,8% de carbono. 500X. Ferros fundidos Perlita : abaixo da temperatura eutetide as fases estveis so a ferrita e a cementita. A 0,8% de carbono, ocorre uma reao, que envolve a formao simultnea de ferrita e cementita a partir da austenita de composio eutetide, resultando em uma mistura das fases ferrita e cementita denominada de perlita. Essa estrutura consiste de plaquetas alternadas de Fe 3 C e ferrita sendo a ferrita a fase contnua. A perlita contm 12% de cementita e 88% de ferrita. Ferros fundidos ferrita ao lado da cementita. 3- Crescimento lateral e para frente da cementita. 4- Novo ncleo de cementita formado com orientao diferente dos anteriores. 5- Crescimento da nova colnia. Fe 3 C Fe 3 C Fe 3 C

17.18.

19.

20. 21.

22. Ferros fundidos Ferros fundidos 1- Nucleao inicial da cementita. 2- Nucleao de lamelas de

23. Ferros fundidos Ledeburita : constituinte euttico formado no resfriamento a partir do equilbriodas fases austenita de um lado e Fe 3 C de outro. Continuando o resfriamento a temperatura de

24. 25. 26.

o

723 0 C, a austenita se transforma em perlita, resultando em uma estrutura constituda de glbulos de perlita sobre um fundo de cementita. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Perlita formada pela transformao da austenita primria. Cementita (Fe 3 C). Ferros fundidos Ferros fundidos Cementita (Fe 3 C). Perlita. Ferros fundidos Tipos de ferros fundidos Ferro fundido branco Caracterstica:

Ferros fundidos

o o o o o o27.

28. 29.

o

Apresenta fratura de colorao branca Carbono combinado na forma de Fe 3 C Solidificao pelo diagrama metaestvel Constituintes principais: ledeburita, cementita e perlita. Elevada dureza Resistncia ao desgaste Ferros fundidos Por possuir baixo teor de silcio no ocorre a grafitizao. Aplicaes: equipamentos de manuseio de terra, minerao e moagem, rodas de vages, cilindros coquilhados, revestimentos de moinhos. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferro fundido branco hipoeuttico com as dendritas de perlita (em escuro), pontilhados de ledeburita e reas brancas de cementita. Ataque: ntrico. 100 X. Ferros fundidos Ferro fundido cinzento So os mais usados devido:

Ferros fundidos

o o o o o o

Excelente usinabilidade Baixo ponto de fuso Boa resistncia mecnica Boa resistncia ao desgaste Capacidade de amortecer vibraes Solidificao pelo diagrama estvel (grafita e austenita)

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ferrita, perlita e grafita.Ferros fundidos Estrutura do fofo cinzento Apresenta fratura escura devido a grafita livre formando veios e uma pequena parte se encontra combinada com o ferro na relao de 3 tomos de ferro para 1 tomo de carbono, formando o constituinte cementita. Ferros fundidos muito mole e sFerros fundidos Grafita e apresenta na forma de lamelas, formando superfcies de separao que faro com que esta liga seja frgil, no o principalapresentando praticamente nenhuma ductilidade. Silcio responsvel pela formao da grafita, por isso normalmente os ferros fundidos cinzentos apresentam alto teor deste elemento. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos A grafita o constituinte mais importante dos ferros fundidos cinzentos e se forma quase que, exclusivamente, durante a solidificao. Sua morfologia (forma, tamanho e distribuio) e quantidade so responsveis pelas propriedades deste material. Ferros fundidos Ferros fundidos A morfologia da grafite normalmente classificada por diversas normas, sendo a mais difundida a classificao da ASTM e DIN. Os ferros fundidos cinzentos apresentam grafita na forma Iamelar e que classificada em 5 tipos. Ferros fundidos Ferros fundidos Tipo A Ferros fundidos Ferros fundidos Tipo B Ferros fundidos Ferros fundidos Tipo C Ferros fundidos Ferros fundidos Tipo D Ferros fundidos Ferros fundidos Tipo E Ferros fundidos Ferros fundidos A composio qumica bsica do ferro fundido cinzento Ferros fundidos Ferros fundidos Velocidade de resfriamento

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32. 33. 34.

35.

36. 37. 38. 39. 40. 41. 42.

o

Propriedades mecnicas Funo da estrutura do ferro fundido

o o o o

Composio qumica Inoculao Tratamentos trmicos Dimenses das peas

Funo Ferros fundidos 43. Ferros fundidos Ferros fundidos 44. Ferros fundidos Ferros fundidos Grafita Perlita Ferrita Ferro Fundido FC300 fundido em areia grafita tipo A. 500X 45. Ferros fundidos Ferros fundidos Dendritas de ferrita Grafita tipo D em matriz ferrtica. Ferro fundido FC300 coquilhado e recozido. 100X 46. Ferros fundidos Ferro Fundido Malevel Ferros fundidos Fofo Branco Fofo Cinzento Fragilidade Baixa temperatura de fuso Alta fluidez Ao Alta resistncia mecnica Elevada temperatura de fuso Fofo Malevel Baixa temperatura de fuso Alta fluidez Alta resistncia mecnica 47. Ferros fundidos Ferro fundido malevel de ncleo preto (Americano) Caractersticas: Ferros fundidos o Fratura escura o Carbono totalmente combinado (bruto de fuso) o Constituda basicamente por ferro, carbono e silcio 48. Ferros fundidos Ferro fundido malevel de ncleo 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 trmico em atmosfera neutra Maleabilizao Decomposio da cementita Ferrita Carbono na forma de grafita compacta 49. Ferros fundidos Ferro fundido malevel de ncleo preto, apresentando ndulos de grafita formados pela decomposio da cementita na temperatura de austenitizao. Ataque: picrico. 200 X. Ferros fundidos 50. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferro fundido malevel ncleo preto composio tpica 51. Ferros fundidos o Fundido malevel de ncleo branco (Europeu) o Caractersticas: o Fratura com aspecto prateado claro o Sua estrutura composta de ferrita, perlita, podendo apresentar grafita de recozimento (compacta) no ncleo da pea. Ferros fundidos 52. Ferros fundidos Ferro fundido malevel de ncleo branco (Europeu) Ferros fundidos Tratamento trmico em atmosfera Oxidante Descarbonetao Decomposio da cementita Ferrita Oxidao do carbono 53. Ferros fundidos Ferro fundido maleabilizado de ncleo branco apresentando zona de transio entre a parte central e a regio perifrica. Observam-se perlita, grafita e incluses sobre um fundo de ferrita. Ataque: picrico. 160 X. Ferros fundidos 54. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferro fundido malevel ncleo branco composio tpica

55.

56. 57. 58. 59.

aFerros fundidos Ferro Fundido Nodular Maior resistncia dentre os fofos grafita se apresenta na forma de ndulos no interrompendo tanto a continuidade da matriz quanto a grafita dos ferros fundidos cinzentos. Este formato da grafita obtida atravs da adio de magnsio ou crio ao ferro liquido no momento do vazamento. Propriedades mecnicas melhores at que de alguns tipos de aos ao carbono. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferro fundido nodular ferrtico. Ataque: nital. 100X Ndulos de grafita. Fundo de ferrita. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferro fundido nodular perlitico. Ataque: nital. 250X Fundo de perlita. Ndulos de grafita envolvidos pela ferrita. Invlucro de ferrita. Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos 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 (ndulos), os

60. 61.

62. 63. 64. 65. 66.

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trs primeiros algarismos indicam a resistncia a trao em MPa e os dois ltimos algarismos o alongamento em %. Exemplo: FE 50007- Ferro esferoidal com 500 MPa de resistncia a trao e 7,0% de alongamento mnimo. Ferros fundidos Ferros fundidos A ABNT classifica este tipo de ferro fundido como: FE Ferro Grafita Esferoidal Resistncia trao MPa 380 17 Alongamento (%) Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros Fundidos com grafita compacta Ferro Vermicular Apresentam propriedades fsicas e mecnicas intermedirias entre os fofos cinzentos e nodulares. So indicadas para aplicaes que requeiram elevada resistncia mecnica, baixa condutibilidade trmica e alta resistncia fadiga trmica. . Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Cinzento Vermicular Nodular Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros fundidos Ferros Fundidos com grafita compacta Ferro Vermicular Processos de fabricao Por ser um tipo de fofo ainda recente em escala industrial, vrios processos de obteno de grafita vermicular podem ser utilizados mas que exigem controles extremamente rgidos de processo. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Elementos qumicos no ferro fundido exercem influncia na microestrutura e nas propriedades dos ferros fundidos. Alm 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 Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Ferros fundidos Fofos de alta resistncia sem adio de elementos de liga Obtido por meio de controle: Composio qumica Tcnicas de processamento

Inoculao Velocidade de resfriamento Temperatura de vazamento Superaquecimento etc 69. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Ferros fundidos Fofos de alta resistncia sem adio de elementos de liga So ligas de baixo carbono equivalente e com maior tendncia ao aparecimento de problemas devido: o A menor fluidez o A maior contrao na solidificao o A maior tendncia ao aparecimento de carbonetos o Ao aparecimento de grafita de super resfriamento e a ferrita associada a ela. 70. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Devido a esses problemas usual a utilizao de elementos de liga para obteno de ferros fundidos de alta resistncia com carbono equivalente mais alto. . Ferros fundidos 71. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Carbono: o elemento mais importante do ferro fundido. o maior responsvel pelas propriedades mecnicas e de fundio. Com exceo do carbono na forma de perlita na matriz, o carbono est presente como grafita em forma de veios. O carbono combinado em ferros fundidos cinzentos perlticos, em geral, varia de 0,5% a 0,8% e o carbono graftico de 2,0 a 3,0%. Ferros fundidos 72. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Silcio: atua como forte grafitizante tanto na solidificao como nas transformaes no estado slido, consequentemente favorece a formao de grafita na solidificao, reduzindo o coquilhamento e formao de carbonetos eutticos nas transformaes no estado slido. No observvel na microestrutura, pois fica em soluo slida na ferrita. juntamente com o carbono os que mais afetam a fundibilidade. Ferros fundidos 73. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Mangans: neutralizador do enxofre. Colocase sempre em excesso ao estequiomtrico necessrio para evitar a formao do sulfeto de ferro. Grandes excessos de mangans agem como promovedor de carbonetos na solidificao e de perlita na reao eutetide. Em uso normal o teor de mangans varia na faixa 0,55 a 0,75%. Ferros fundidos

74. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Enxofre: forma sulfetos de ferro que tendem asegregar para os contornos das clulas eutticas, atuando adiocomo fragilizante. neutralizado pela adio de mangans. Contaminao do coque nos fornos cubilot. Nos nodulares neutraliza a ao do magnsio. O teor deve ser menor 0,03%. Ferros fundidos

75. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Fsforo: em teores baixos forma Steaditaque pode prejudicar as propriedades. Atua como promovedor fraco de grafita na solidificao e de perlita na reao eutetide. Em Fofos de alta teores teor abaixo de 0,10%. Quando se

deseja alta fluidez resistncia maiores que 0,6%. Acima de 0,20% j tende a diminuir a usinabilidade. Ferros fundidos 76. Ferros fundidos Ferros fundidos Steadita

77. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Cromo: pode estar presente como elementoresidual (at 0,10 %). Para elevar a resistncia trao e a teores de 0,15 - 1,0%. Forma carbonetos acima de 0,30% em peas dedureza sees finas e cantos vivos (utilizar elementos grafitizantes para contrabalanar seu efeito). Ferros fundidos

78. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Cromo Nos Fofos baixa liga, o teor de cromorecomendado deve produzir uma estrutura completamente perltica sem formao de carbonetos livres nos contornos das clulas eutticas Adio de cromoou sob a forma de ledeburita. Resistncia corroso dos Fofos em teores acima de 1,5%. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Molibdnio: aumenta a resistncia trao, a dureza e o mdulo de elasticidade. adicionado em teores entre 0,20 - 0,80% . Os melhores efeitos so obtidos quando o teor de fsforo abaixo de 0,10%, (molibdnio, e cromo, tende a formar um euttico complexo com o fsforo o que reduz o efeito desse elemento de liga). Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Molibdnio: Possui menor tendncia para formar carbonetos que o cromo, vandio e tungstnio. Refina a perlita e favorece a obteno de estrutura baintica. Em teores baixos, quando usado isoladamente, favorece a obteno de ferrita na matriz. Aumenta significativamente a temperabilidade. O molibdnio extensamente usado para aumentar as propriedades a temperaturas elevadas. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Nquel: elemento grafitizante mdio, diminuindo a tendncia de formao de carbonetos na solidificao. Na reao eutetide atua como perlitizante e como consequncia tende a aumentar a dureza e a resistncia trao. Nos Fofos de baixa liga, os teores adicionados esto entre 0,25 - 3,0%. A faixa mais comum entre 0,5 - 1,5%, sendo usado principalmente para contrabalanar o efeito estabilizante do cromo, do molibdnio e do vandio. caro e raramente usado isoladamente. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Cobre: ao grafitizante semelhante ao nquel, diminuindo a tendncia formao de regies coquilhadas. O seu efeito grafitizante em relao ao silcio de 1 para 4, como consequncia, quando se deseja melhor aproveitar o efeito da adio isolada de cobre na resistncia mecnica, recomenda-se uma reduo no teor de silcio de 0,25% para cada 1% de cobre adicionado. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Cobre: Como perlitizante mais eficiente que o nquel, principalmente para eliminar restos de ferrita permitindo aumentar a resistncia e a dureza. Os teores usuais esto entre 0,5 a 2%. Em peas grossa at 3%. Favorvel na usinabilidade. Diminui a resistncia ao impacto . Tende a melhorar a resistncia corroso em meios contendo enxofre. Pode ser usado isolado ou como combinao, por exemplo, Cu-Cr, CuMo e Cu-Cr-Mo. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Estanho: atua como forte estabilizador da perlita, sem apresentar tendncia para formao de carbonetos na solidificao e sem afetar significativamente a morfologia da grafita. til para eliminar as reas de ferrita que tendem a aparecer junto grafita de superesfriamento. O seu efeito mais efetivo em Fofos hipoeutticos. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Estanho: Recomendam-se adies de at 0,10% (em peas espessas 0,15%). Teores crescente eleva a dureza devido a passagem da estrutura de ferrtica-perltica para perltica. A resistncia trao atinge um mximo quando a estrutura 100% perltica. Teores acima do necessrio para produzir estrutura perltica tendem a reduzir a resistncia trao. Diminui a tenacidade e a resistncia ao impacto em teores acima de 0,10%. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Antimnio: em teores at 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 resistncia ao impacto. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Vandio: tem um efeito similar ao molibdnio. Teores mximos devem ser limitados em torno de 0,20%. Em peas muito espessas pode-se aceitar at 0,50%, caso de deseje evitar a formao de carbonetos. Usualmente, considera-se seu efeito na estabilizao de carbonetos 2,5 vezes maior que a do cromo. Na reao eutetide atua como estabilizador e refinador da perlita. O vandio tem um efeito favorvel nas propriedades a quente do ferro fundido cinzento. Ferros fundidos Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Titnio: 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 grafitizao, reduz a

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tendncia ao coquilhamento e refina a grafita. Teores na faixa de 0,15 a 0,20% tende a produzir grafita tipo D, que em geral no desejvel. Ferros fundidos 89. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Titnio: Verifica-se, porm, que em ferros fundidos de carbono equivalente elevado (acima de 4,0) adies de 0,15 - 0,20% de Ti produzem uma estrutura ferrtica-perltica com grafita tipo D, que tem propriedades mecnicas superiores que a mesma composio sem adio de titnio. Ferros fundidos 90. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Titnio: O efeito grafitizante de baixos teores de titnio seria devido a um efeito indireto, pela reao do Ti com oxignio e nitrognio, que esto sempre presentes nos ferros fundidos. Esses gases favorecem a formao de euttico metaestvel (carbonetos eutticos) e a sua remoo resulta em efeito grafitizante. Ferros fundidos 91. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Alumnio: quase sempre est presente como residual nos ferro-ligas, ou eventualmente em outras matrias-primas. Em baixos teores, menores que 0,25% ,tem forte ao grafitizante tanto durante a solidificao como no estado slido. Em teores elevados (acima de 4%) pode atuar tambm como estabilizador de carbonetos. Ferros fundidos 92. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Alumnio: Residuais de alumnio tem sido apontado como um dos principais responsveis indiretos pelo aparecimento de pin-holes em ferros fundidos cinzentos. Estes pin-holes, na grande maioria dos casos, so produzidos por hidrognio e residuais de alumnio favoreceriam a absoro do hidrognio. Ferros fundidos 93. Ferros fundidos Influncia dos elementos qumicos Alumnio: Fofos ao alumnio so ligas de ferro-carbono-alumnio, onde o alumnio substitui praticamente o silcio. So ligas de alta resistncia mecnica, elevada tenacidade e baixssima tendncia ao coquilhamento, o que a indica para fundio de peas em moldes metlicos. Quanto s propriedades mecnicas os Fofos ao alumnio podem ser considerados como um produto intermedirio entre Fofo cinzento e Fofo nodular. Ferros fundidos 94. Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos O diagrama Fe-C de natureza metaestvel, a rigor trata-se de um diagrama Fe-Fe 3 C. O equilbrio estvel corresponde liga ferro-grafita, onde ocorre a decomposio do Fe 3 C em ferro e carbono na forma de grafita. Esta decomposio depende, dentre outros fatores, da velocidade de resfriamento e da composio qumica Ferros fundidos 95. Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Ao solidificar um ferro fundido cinzento hipoeuttico, resulta, em primeiro lugar, cristais de austenita cuja quantidade aumenta com o decrscimo da temperatura. O lquido residual toma-se mais rico em carbono e silcio, que so rejeitados medida que a proporo de austenita cresce. Ferros fundidos 96. Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Quando atingida a temperatura de equilbrio do euttico estvel, seu carbono equivalente praticamente igual ao euttico (4,3%), ocorrendo uma separao simultnea de austenita e grafita. O euttico estvel cresce a partir desses ncleos, sendo que o crescimento se d com uma frente de solidificao aproximadamente esfrica. Cada agregado esfrico de austenita e grafita lamelar chamado de clula euttica ou gro euttico. Ferros fundidos 97. Ferros fundidos Cristais de austenita Crescimento dos cristais de austenita 98. Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Nos ferros fundidos cinzentos hipereutticos, a nica diferena que a primeira fase a precipitar a grafita hipereuttica na forma de lamelas longas, retas e ramificadas e em seguida a sequncia de solidificao praticamente idntica a dos ferros fundidos hipoeutticos. Ferros fundidos 99. Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Abaixo da temperatura de solidificao, tem se dendritas de austenita cujo teor de carbono decresce com a queda da temperatura, formando uma matriz em que esto distribudas 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 silcio, principalmente. Ferros fundidos 100.Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Ao se ultrapassar a ultima linha do eutetide, 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 constituda de perlita, ferrita e grafita que a estrutura mais comum em ferros fundidos comerciais. Ferros fundidos

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Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Fofos nodulares obtidos pela adio de magnsio ao ferro liquido. O magnsio vaporizado e o vapor atravessa o ferro lquido, diminuindo seu teor de enxofre, provocando a formao de grafita esferoidal. O magnsio atua como inibidor de curta durao, que retarda a formao inicial de grafita. O fofo cinzento solidifica inicialmente com formao de cementita e logo a seguir cessada a ao do

magnsio, a cementita decompem-se produzindo grafita que se desenvolve por igual em todas as direes, resultando assim numa forma sensivelmente esfrica. Ferros fundidos 102.Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Um ferro fundido nodular hipoeuttico inicia sua solidificao com a formao de dendritas de austenita relativamente pobres em carbono. medida que a temperatura diminui, o lquido residual toma-se mais rico em carbono e silcio, que so rejeitados da austenita. Ferros fundidos 103.Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Aps um determinado superesfriamento (citado acima), abaixo da temperatura do euttico estvel, comeam a se formar os ndulos de grafita no lquido residual rico em carbono e silcio. Para ferros fundidos nodulares eutticos, a solidificao inicia-se aps um certo superesfriamento abaixo da temperatura do euttico, com a formao de ndulos de grafita em contato direto com o lquido. Ferros fundidos 104.Ferros fundidos Formao da grafita nos ferros fundidos Uma diferena fundamental que existe entre os ndulos de grafita observados em ligas hipereutticas em relao aos obtidos em ligas eutticas e hipoeutticas, que nas hipereutticas os ndulos tm tamanhos bastante diferentes, sendo os ndulos maiores os que se formaram entre as temperaturas de liquidus hipereutticos e a do euttico, enquanto que os menores so provenientes de reao euttica. . Ferros fundidos 105.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido o Introduo o Os ferros fundidos so ligas de ferro carbono silcio com teores de carbono na ordem de 2,5 a 4,0% e silcio. Por essa razo, as temperaturas de fuso so bem mais baixas, podendo se utilizar para sua fuso equipamentos e processos, diferenciados em relao ao ao. Ferros fundidos 106.Ferros fundidos

o oe ferros ligas.

Obteno do ferro fundido Matrias primas ferro gusa, sucataMatrias primas bsicas utilizadas na produo de fofos de ao

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principal fonte de ferro utilizada na fabricao de ferrosFerro gusa fundidos com teor de carbono variando de 3,2 a 4,6% e teor de silcio de 0,5 a 3,0%. Apresentam variaes de composio qumica 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 correes de composio qumica do metal fundido. Ferros fundidos 107.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Matrias primas gusas provenientes de alto forno a carvo vegetal so os queEnxofre possuem menores teores deste elemento. o gusas vazadas em areia apresentam maior teor de impurezas que osImpurezas vazados em maquinas de lingotar. o est condicionado ao tipo de ferro fundido que se querSucata de ao obter. o principal responsvel pelo diminuio dos teores de carbono do fofo. Seu uso varia de l0 a 50% do peso da carga.

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Ferros fundidos 108.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Matrias primas so utilizados na produo dos ferros fundidos para corrigirFerros ligas teores ou adicionar elementos do ferro fundido e para inocular a liga para aumentar a grafitizao.

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Ferros fundidos

109.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso em fornos cubilot ou em fornos eltricos aObteno dos ferros fundidos arco eltrico e a induo.

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Ferros fundidos 110.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso Forno cubilot o Equipamento de fuso empregado para a produo de ferros fundidos que utiliza como matria prima o ferro gusa, sucata de ao, calcrio (para separar impurezas) e, como combustvel, o coque . o Operacionalmente o forno no permite flexibilidade de produo e to pouco controle rigoroso de composio qumica e temperatura de vazamento. o uso do forno cubilot + forno de induo.Sistema duplex

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Ferros fundidos 111.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso Operao do forno cubilot o Funcionamento baseado no princpio da contra corrente. o sucata metlica de fundio (canais, alimentadores, peasCarga metlica quebradas) e sucata em geral, ferro gusa de alto forno, sucata de ao, adies de ferro silcio e ferro mangans.

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Ferros fundidos 112.Ferros fundidos Carcaa metlica Porta de carregamento Anel de vento Ventaneiras Principio da contra corrente Tijolos refratrios Produo de 1 50 t/h Ferros fundidos 113.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido o Equipamentos de fuso Fornos eltricos o Permite o controle da temperatura do banho, bem como condies favorveis para oxidao e adies de elementos de liga permitindo a obteno de ferros fundidos com caractersticas excepcionais e alta qualidade. Ferros fundidos 114.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso Forno a arco Ocorre a transformao da energia eltrica em energia trmica. A corrente eltrica passa por transformadores e levado aos eletrodos de grafite, por meio de terminais e cabos flexveis. Os eletrodos penetram no forno atravs da abbada e o arco formado entre os eletrodos e a carga metlica, por meio do qual sero fundidos os materiais e ou mantido lquido o banho metlico.

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Ferros fundidos 115.Ferros fundidos

Obteno do ferro fundido

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Equipamentos de fuso Forno de Induo O processo de aquecimento difere dos outros processos de fuso do ao pelo fato de que o calor no transmitido carga pela irradiao, e sim produzido no interior da mesma. Ferros fundidos 116.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso Forno de Induo Forno de Induo a canal Consistem de um ncleo, uma bobina (primrio) e um secundrio formado pelo banho metlico, que com o formato de uma calha circular, circunda o ncleo e a bobina primria.

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Ferros fundidos 117.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso Forno de Induo a canal A fuso obtida ao se fazer passar pela bobina uma corrente alternada de alta voltagem, ser feito circular no banho metlico uma corrente induzida de menor voltagem, porm de maior intensidade. A seco pequena e o grande comprimento do banho na calha de fuso apresentam uma grande resistncia a passagem da corrente eltrica, a qual se transforma em calor e causa o aquecimento da carga.

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Ferros fundidos 118.Ferros fundidos

o o o o o oFerros fundidos

Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso Forno de Induo a canal Desvantagens: Manter uma poa de material fundido aps a fuso; Manuteno do canal difcil; Eroso do revestimento e arraste de pequenos fragmentos para o metal lquido;

119.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso Forno de Induo a canal Vantagens: Menor consumo de energia; Menor investimento inicial ; Boa rentabilidade em servio contnuo; No indicado para o trabalho com metal slido sendo mais adequado para manuteno de banho lquido (sistema duplex).

o o o o o o o

Ferros fundidos 120.Ferros fundidos Metal fundido Canal Ncleo de ferro Bobina Canal Refratrio Ferros fundidos 121.Ferros fundidos Obteno do ferro fundido o Equipamentos de fuso o Forno de Induo a cadinho

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A carga metlica desempenha o papel de secundrio do circuito. O enrolamento primrio constitudo por uma bobina de tubos de cobre resfriados gua, colocados no interior da carcaa do forno. A cmara de aquecimento um cadinho refratrio ou constituda de revestimento refratrio socado no lugar, de natureza cida. Ferros fundidos 122.Ferros fundidos

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Obteno do ferro fundido Equipamentos de fuso Forno de Induo a cadinho

Ferros fundidos Vantagens:

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Trabalha com qualquer tipo de sucata; Flexibilidade na troca de ligas uma aps a outra fuso intermitente; Curto perodo de fuso; 123.Ferros fundidos Ferros fundidos Plataforma Refratrio Tampa Bica Cabo de fora e refrigerao Pedestal e cilindro hidrulico de elevao Bobina Metal Lquido 124.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Escria indicao das condies de operao eForno cubilot qualidade do ferro fundido. Constituda de: Al 2 0 3 SiO 2 CaO Refratrio Areia da fundio, cinzas, refratrio Calcrio 125.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Escria SiO 2 CaO Fios longos Fios> Em ligas hipoeutticas Grafitizao hipereutticas 133.Ferros fundidos Ferros fundidos Teor de impurezas Variveis de processo o Inoculao o Sua eficincia depende: Oxignio em excesso Consumo de inoculante Os inoculantes so excelentes desoxidantes ?> 134.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Inoculao o Sua eficincia depende: Temperatura de inoculao Temperatura elevada Temperatura baixa Destruio dos centros efetivos para nucleao da grafita Dissoluo incompleta dos inoculantes 135.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Inoculao o Sua eficincia depende: Mais eficiente quanto maior a quantidade de inoculante? Quantidade de inoculante Existe um limite a partir do qual o aumento de inoculante no atuar eficientemente. Excesso provoca mais escria, riscos de incluses e porosidades no produto. 136.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Inoculao o Sua eficincia depende: Limpeza do banho Antes da inoculao Preparao do banho Remoo da escria O inoculante desoxidante e seria consumido na desoxidao da escria no ocorrendo a grafitizao. 137.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Inoculao o Sua eficincia depende: Fading Tempo de atuao do inoculante Importncia Controlar o tempo decorrido entre a inoculao e o incio da solidificao. Formao de carbonetos 138.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Inoculao o Sua eficincia depende: Granulometria Partculas pequenas Facilmente oxidadas Partculas grandes Demorada dissoluo Tamanho das partculas entre 0,7 a 2,8 mm. 139.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Inoculao o Sua eficincia depende:

Tcnica de inoculao Depende Quantidade de inoculantes Nmero de inoculaes Tipo de inoculante Granulometria 140.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Inoculao o Sua eficincia depende: Tcnica de inoculao Inoculao durante a transferncia do metal do forno para a panela de vazamento, no jorro de metal. 141.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Nodularizao Elementos nodularizantes Magnsio - mais utilizado Crio Clcio 142.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Nodularizao Tcnicas de nodularizao Simples transferncia FeSiMg adicionado ao fundo da panela e recoberta com sucata de ao para retardar a reao. 143.Ferros fundidos Ferros fundidos Tcnicas de nodularizao Sandwich A panela de vazamento possui um degrau no fundo onde colocado o FeSiMg e recoberta com sucata de ao para retardar a reao. Variveis de processo o Nodularizao 144.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Nodularizao Simples transferncia Sandwich 145.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Nodularizao o Fatores a serem considerados nas tcnicas de nodularizao: Composio qumica O teor de enxofre crtico pois o magnsio um excelente dessulfurante. Quando o teor de enxofre alto deve-se proceder a tratamentos de dessulfurao antes da nodularizao. 146.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Nodularizao o Fatores a serem considerados nas tcnicas de nodularizao: Temperatura do banho Temperatura muito alta acentua a perda por oxidao e volatilizao. Temperatura muito baixa poder causar cementita livre na estrutura. 147.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Nodularizao o Fatores a serem considerados nas tcnicas de nodularizao: Temperatura do banho Recomendam-se temperaturas de tratamento em torno de 1480 a 1520C.

148.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Nodularizao o Fatores a serem considerados nas tcnicas de nodularizao: Temperatura de vazamento Acima de 1370 0 C, pois abaixo disso tender a haver formao de carbonetos eutticos. Temperaturas mais elevadas provocara uma maior tendncia de reao metal molde, e a formao de microporosidades. 149.Ferros fundidos Ferros fundidos Variveis de processo o Nodularizao o Fatores a serem considerados nas tcnicas de nodularizao: Panela de vazamento A rea de superfcie da panela deve ser a menor possvel. Minimizar as perdas por oxidao e volatilizao. 150.Ferros fundidos Ferros fundidos Variao do teor de Mg com o tempo para nodularizao em panela com H/D = 1 (srie A) e H/D = 2 (srie B) 151.Ferros fundidos 152.Ferros fundidos Ferros fundidos 153.Ferros fundidos Ferros fundidos