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Técnico em | Metalurgia
Aula 12
Prof. Brenno Ferreira de Souza
Processos de Fundição
Ferros Fundidos Cinzentos
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Tipos de Ferros Fundidos 2 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Introdução Formação de núcleos de grafita: • Longo tempo em temperaturas elevadas • Resfriamento lento • Presença dos elementos: Si, Al, Ni, Cu e S Formação de Cementita: • Resfriamento rápido • Presença dos elementos: Mn, Cr, Mo e V 5 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Características As quantidades de carbono e silício variam entre 2,5 a 4% e 1 a 3%, respectivamente. Para muitos desses ferros fundidos, a grafita existe na forma de veios, os quais são normalmente envoltos por uma matriz de ferrita α ou perlita. Em termos mecânicos, o ferro fundido cinzento é comparativamente fraco e frágil sob tração. Resistência e ductilidade são muito maiores sob carga de compressão. Apresentam boa usinabilidade e grande capacidade de amortecer vibrações. A fratura ocorre na grafita e propaga nessa fase, pois o formato celular como os veios são dispostos, permite que isso ocorra. 6 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Propriedades fácil fusão e moldagem; boa resistência mecânica; excelente usinabilidade; boa resistência ao desgaste; boa capacidade de amortecimento. 7 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Propriedades As propriedades mecânicas e estrutura do ferro fundido cinzento está intimamente ligada devido à presença de carbono livre (grafita). A forma, distribuição e dimensões dos veios de grafita são determinantes no comportamento do material. É possível determinar as propriedades mecânicas do ferro fundido cinzento em função de sua composição química, espessura das peças e forma de apresentação da grafita. 10 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Propriedades Em geral, a redução do carbono equivalente aumenta a resistência mecânica do ferro fundido cinzento. 11 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Propriedades A baixa resistência mecânica dos ferros fundidos cinzentos ocorre devido ao entrelaçamento dos veios de grafita. 12 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Propriedades Influência da velocidade de corte e da microestrutura da matriz na quantidade de metal removido pela usinagem: 15 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Tratamentos Térmicos O tratamento térmico nos ferros fundidos cinzentos têm por objetivo melhorar suas propriedades, os mais comuns são: • alívio de tensões ou envelhecimento artificial; • recozimento: para melhorar a usinabilidade; • normalização e têmpera com revenido: atuando na resistência à tração e dureza, logo, aumentando a resistência ao desgaste. 16 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestrutura As propriedades são determinadas pela microestrutura final do ferro fundido cinzento, que por sua vez irão depender de alguns fatores como: Espessura das peças Composição química • C e Si Velocidade de resfriamento na solidificação Tamanho, forma e distribuição da grafita Velocidade de resfriamento após solidificação Tratamentos Térmicos 17 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas O constituinte da matriz que proporcionará a resistência mecânica do ferro fundido cinzento. Os veios de grafita tem um efeito muito fraco sobre a resistência mecânica, pois atuam como entalhes. 20 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas Combinação de diversos tipos de microestruturas: 21 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas Velocidades de resfriamento altas produzem veios finos, com uma distribuição dendrítica, comumente indesejável: • Grafitas tipo D e E Velocidades médias resultam em distribuição e tamanhos normais: • Grafitas tipo A e B Velocidades muito lentas em uma distribuição de veios grosseiros de grafita: • Grafitas tipo C 22 nd o
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Após camada coquilhada:
— — Grafita forma | (lamelar)
— Tamanho2-5
— TipoA(C)
— Matriz ferrítica (90% mínimo)
|
Microestruturas
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A 5 mm:da superfície coquilhada:
—." Grafita forma | (lamelaár)
— —Tamanho:6- 8
— Tipo D (A-E)
— «Matriz ferrítica (90% mínimo)
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas 26 O núcleo da barra apresenta grafita tipo A (C-B-D), tamanho 3 – 6 e matriz é predominantemente perlítica, podendo ter entre 5 a 20% de ferríta. A periferia (superfície) é constituída de grafita tipo D (E-A), tamanho 6 – 8 e matriz é essencialmente ferrítica, com no máximo 5% de carbonetos dispersos. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas 27 O núcleo da barra apresenta grafita tipo A (C-B-D), tamanho 3 – 6 e matriz perlítica com no máximo 5% de ferríta. A periferia (superfície) é constituída de grafita tipo D (E-A), tamanho 6 – 8 e matriz é ferrítica / perlítica, com no máximo 5% de carbonetos dispersos. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas 30 Ferro fundido cinzento: Grafitas tipo B dispersas numa matriz ferrítica. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas 31 Ferro fundido cinzento: Grafitas tipo A dispersas numa matriz perlítica. Regiões clara de ferrita Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas 32 Ferro fundido cinzento: Grafitas tipo A dispersas numa matriz perlítica. Regiões clara de ferrita Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas 35 Ferro fundido cinzento: Grafitas tipo A dispersas numa matriz perlítica. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas 36 Ferro fundido cinzento: Grafitas tipo C dispersas numa matriz perlítica. Regiões clara de ferrita Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Microestruturas 37 Ferro fundido cinzento: Grafitas tipo A dispersas numa matriz perlítica. Regiões clara de ferrita