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FERRO FUNDIDO

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FERRO FUNDIDO

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  1. FERRO FUNDIDO Virabrequins Peças diversas de motores

  2. Ferro Fundido • É uma liga de Fe-C-Si • É considerada uma liga ternária devido a presença do Si • Os teores de Si podem ser maiores que o do próprio C • O Si influi muito nas propriedades dos fofos

  3. 1- composição típica dos fofos • C  2-4% • Si  0,5-3% • Mn  <1% • S  < 0,2% • O teor de C (>2%) está acima do teor que pode ser retido em solução sólida na austenita.  Conseqüência • O fofo tem Carbono parcialmente livre  • Na forma de veios ou lamelas de Grafite

  4. Efeitos do Silício • Substitui parcialmente o carbono C equivalente =% C(em peso) +1/3 %[Si+P] (em peso) • **Para se usar o diagrama Fe-Fe3C deve-se levar em conta também o teor de Si • Promove a formação de grafite em vez de cementita

  5. 2- Propriedades dos fofos • Baixo custo • Ponto de fusão mais baixo que • Boa fluidez • Versatilidade de propriedades e aplicações

  6. 3- classificação dos fofos • Os fofos são classificados segundo: • Composição química • Taxa de resfriamento • Adição de inoculantes

  7. 4- Microestrutura dos fofos • A microestrutura dos fofos é controlada: • Pela composição química • Pelo processo de fabricação

  8. 4- Microestrutura dos fofos

  9. Fatores que favorecem a formação do grafite • Alto teor de C • Alto teor de Si • Resfriamento lento • Seções espessas • Presença de : S, P, Al, Mg, Sb, Sn, Cu, Ni, Co • Adição de Inoculante

  10. Fatores que favorecem a formação da cementita • Baixo teor de C • Baixo teor de Si • Resfriamento rápido • Seções finas • Adição de : Ti, V, Zr, Cr, Mn, Mo

  11. 5- Classificação dos fofos quanto ao tipo de liga • Fofo Cinzento • Fofo branco • Fofo mesclado • Fofo maleável • Fofo dúctil ou nodular

  12. Composição Química dos ferros fundidos

  13. FERROS FUNDIDOS – TIPOS BÁSICOS • FF CINZENTO • (Gray iron) • FF DÚCTIL OU NODULAR • (Spheroidal iron) • FF BRANCO • (White iron) • FF MALEÁVEL • (Malleable iron) Existe sobreposição de composição química, sendo que só se distinguem através do processamento!

  14. A – Ferrite P – Perlite Gf – Grafite em flocos Gn – Grafite nodular Gr – Grafite em rosetas Tipos básicos de ferros fundidos, em relação à sua composição, microestrutura e processamento

  15. 5.1- Fofo cinzento • É caracterizado pelos fatores que favorecem a formação do grafite • A fratura é de cor cinzenta • É barato • É o mais usado • É de boa resistência Mecânica (até 40 Kgf/mm2) e ao desgaste • É de fácil usinagem e difícil soldagem • É obtido pelo resfriamento lento • É de fácil fusão • Elevado coeficiente de amortecimento (os veios de grafita absorvem o impacto e o som) • DUREZA BRINELL: 150 HRB: 87

  16. Aplicações Fofo cinzento • Ferro fundido mais usado (75%) • Fundição de componentes mecânicos em geral • Blocos de motores • Engrenagens de grandes dimensões • Máquinas agrícolas • Carcaças e suportes de máquinas

  17. APLICAÇÕES

  18. Composição típica dos fofos cinzentos • C  2,5-4% • Si  1-3% • Mn  0,4 -1% Alto teor de Si melhora · Resistência à corrosão · Fluidez

  19. Estrutura típica dos fofos cinzentos • Grafita lamelar devido ao C livre na matriz de ferrita, perlita ou outra estrutura proveniente da austenita.

  20. Estrutura de Ferro Fundido Cinzento

  21. Classificação dos fofos cinzentos segundo ABNT • FCXX • XX= Limite máximo de resistência à tração • NOMENCLATURA • Não se faz pela composição química, mas sim pela resistência • ASTM A48 Classe 20, 30, ... • A Classe determina a resistência à tração mínima, em 1000 psi

  22. FERRO FUNDIDO CINZENTO

  23. Tratamentos térmicos dos fofos cinzentos • Recozimento para alívio de tensões ou para facilitar a usinagem (obtendo matriz ferrítica) • Têmpera e revenido, ou austêmpera, para obtenção de martensita (maior dureza) • Tratamentos térmicos atuam apenas na matriz=>obtenção de grafite em veios é irreversível

  24. Alívio de tensões

  25. FERRO FUNDIDO BRANCO • MICROESTRUTURA • 2,0%C3,5 ; 0,5%Si2,0 ; 0,5%Mn (anti-grafitizante) • Alta veloc. resfriamento => Carb. solidifica sob a forma de cementita • A extrema dureza e fragilidade da cementita caracterizam este ff • Em peças de maior tamanho pode obter-se ff branco à superfície e ff cinzento no núcleo

  26. Diagrama de Equilíbrio

  27. FERRO FUNDIDO BRANCO

  28. Microestrutura de f.f. branco hipoeutético – Ferro fundido branco Hipoeutético. Dendritas de Perlita, áreas pontilhadas de Ledeburita, áreas brancas de Cementita.

  29. Ferro Fundido Branco Hipoeutético

  30. Ferro Fundido branco hipereutetico FoFo branco hipereutético.

  31. FERRO FUNDIDO BRANCO • APLICAÇÕES • Principal aplicação é a produção de ferro fundido maleável • Peças sujeitas a elevada compressão e atrito • Esferas de moinhos e rolos de laminadores • Elevada taxa de resfriamento necessária limita o tamanho das peças • PROPRIEDADES • Grande resist. à compressão e ao desgaste (cementita) • Extremamente frágil • Não pode ser usinado • Soldagem impossível • Baixo custo

  32. FERRO FUNDIDO BRANCO TRATAMENTOS TÉRMICOS OBJETIVOS - Reduzir tensões devido ao coquilhamento (periferia da peça é constituída de fofo branco devido a alta taxa de resfriamento e núcleo de fofo cinzento devido a taxa de resfriamento ser menor. Ex. prático: cilindros laminadores) - Melhorar as propriedades (a estrutura bruta de fusão é dendrítica de característica frágil) - Tratamento térmico que pode ser feito é o tratamento para obtenção do ferro fundido maleável

  33. FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal) • MICROESTRUTURA • 3,5%C4,0 ; 1,8%Si3,0 • Carbono livre na forma esferoidal •  Devido • Ao tratamento feito no estado líquido •  • Inoculação com briquetes da liga Fe-Mg-Si (+ comum) • Em vez de flocos de C formam-se nódulos • A matriz é ferrítica (veloc. baixa) ou perlítica (veloc. moderada) • Grafite em nódulos proporciona maior resistência, ductilidade e tenacidade

  34. Microestrutura de f.f. nodular

  35. FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal) • PROPRIEDADES • Alta resistência, tenacidade e ductilidade • Excelente usinabilidade • Possibilidade de deformação a quente • Grande resistência ao desgaste • Fluidez boa • Soldabilidade melhorada • Baixo custo (superior ao ff cinzento)

  36. FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal) • APLICAÇÕES • Válvulas, carcaça de bombas, virabrequins, engrenagens, pinhões, cilindros e outros componentes de máquinas e automóveis.

  37. FERRO FUNDIDO DUCTIL (ou nodular, ou esferoidal) • TRATAMENTOS TÉRMICOS • Recozimento para alívio de tensões ou para melhorar a ductilidade • Têmpera e revenido • Tratamentos térmicos atuam apenas na matriz=>obtenção de grafite em nódulos é irreversível

  38. Tratamentos Isotérmicos

  39. Curva TTT de F.F. Nodular

  40. FERRO FUNDIDO DUCTIL OU NODULAR • NOMENCLATURA • Faz-se pela ASTM A536, em 5 classes: • Classe 5 (60-40-18) • Classe 4 (65-45-12) • Classe 3 (80-55-06) • Classe 2 (100-70-03) • Classe 1 (120-90-02) • Os números entre parentesis significam: • 1º - resistência mínima à tracção, em 1000psi • 2º - tensão de cedência mínima à tracção, 1000psi • 3º - extensão de rotura em tracção

  41. FERRO FUNDIDO MALEÁVEL • MICROESTRUTURA • % elementos constituintes idênticas ao ferro fundido branco • Obtido do ff branco por tratamento térmico de maleabilização • A microestrutura obtida resulta da decomposição da cementita em rosetas de grafite, numa matriz de ferrita, perlita ou martensita

  42. FERRO FUNDIDO MALEÁVEL

  43. cementite grafite Temperatura Temperatura crítica de transformação       Martensite Perlite Ferrite Tempo FERRO FUNDIDO MALEÁVEL • PROPRIEDADES • Variando a taxa de resfriamento, pode obter-se um largo espectro de propriedades • Grande resistência à corrosão • Boa usinabilidade e fluidez • Propriedades similares ao ff dúctil • Alta resistência, tenacidade e ductilidade

  44. FERRO FUNDIDO MALEÁVEL • APLICAÇÕES • Aplicação similares ao ff dúctil • Peças sujeitas a alta temperatura • Elementos de ligação • Juntas universais • Pequenas ferramentas

  45. FERRO FUNDIDO MALEÁVEL • NOMENCLATURA • Faz-se pela ASTM A47, com 5 dígitos, correspondentes à tensão de cedência e extensão de ruptura em tração • Exemplo: ASTM A47 Classe 32510 • (ferro fundido maleável com tensão de cedência mínima em tração de 32,5ksi e extensão de ruptura de 10%) • Exemplo: ASTM A47 Classe 35018 • (idem de 35,0ksi e extensão de ruptura de 18%)

  46. FERRO FUNDIDO MALEÁVEL

  47. FERROS FUNDIDOS