Trata. Térmico Aula 6 - Aço e Ferro Fundido

8/16/2019 Trata. Térmico Aula 6 - Aço e Ferro Fundido

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Definição: Liga Metálica formadaessencialmente por Ferro e Carbono (!" e#!$$%&! este teor de #!$$% de Carbono se

refere a má'ima uantidade de carbono uepodemos ter na austenita a $$)"C. *a prática por+m dificilmente encontramos

aços com teores má'imos de $%! as e'ceç,es

são os aços ligados! geralmente com altosteores de liga! utili-ados na fabricação dematri-es e ferramentas.


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Dctil Facilmente deformá/el por Forja! laminação

e e'trusão.

*mero ele/ado de aços com teores /ariá/eisde Carbono.


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0ão as ligas Ferro1Carbono nas uais o contedo de Carbonoe'cede o seu limite de solubilidade na 2ustenita na

temperatura do eut+tico. 2 maioria dos ferros1fundidos cont+m no m3nimo #% decarbono! mais sil3cio (entre $ e 4%& e en'ofre! podendo ounão 5a/er outros elementos de liga.

De forma similar aos aços!os ferros fundidos podem ser5ipoeut+ticos! eut+ticos ou

5ipereut+ticos! com o /aloreut+tico definido pelo pontode euil3brio entre a austenitae a cementita (apro' )!4%!lin5a 617 no diagrama&.


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Ferros Fundidos 8 Definição

0ão usados uando se deseja:

•9le/ada resistncia ao desgaste e ; abrasão

•

2mortecimento de /ibraç,es

•Componentes de grandes dimens,es

•


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Caracter3sticas do Ferro Fundido:

2presentam uma e'tensa gama de resistnciasmec=nicas e de dure-as! e na maioria dos casos são defácil usinagem. 2tra/+s da adição de elementos de liga + poss3/elobter1se e'celente resistncia ao desgaste! ; abrasão eá corrosão! por+m em geral a resistncia ao impacto e aductilidade são relati/amente bai'as! limitando suautili-ação em algumas aplicaç,es. De acordo com a composição u3mica e com adistribuição de carbono na sua microestrutura! os ferrosfundidos podem ser classificados em uatro grandes

categorias:

>ranco Cin-ento Maleá/el Dctil (nodular&


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2 tabela abai'o ilustra os inter/alos decomposição u3mica dos ferros fundidos t3picos!não ligados.


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?s ferros fundidos são caracteri-adospor apresentar reação eut+tica durantesua solidificação em decorrncia! as

temperaturas de fusão são bem maisbai'as ue a de outras ligas ferrosas!podendo se utili-ar para sua fusão

euipamentos e processos diferenciadosem relação ao aço.


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? diagrama Ferro1carbono se caracteri-a portrs pontos principais:


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*os ferros fundidos cin-entos! o teor

de sil3cio está acima de $%! o uele/a a algumas alteraç,es nodiagrama Fe1CEma das alteraç,es + odeslocamento do eut+tico para aesuerda (uma diminuição daporcentagem de carbono do eut+tico&na proporção de !4% de C para cada$% de sil3cio? estudo da liga Fe1C10i de/eria serapoiado em um diagrama ternário!

mas como + muito comple'o! utili-a1se o diagrama binário com carbonoeui/alente.

0olidificação de eut+ticode grafita e ferro gama


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Caracter3stica:

6rafita em Flocos (Corn Flaes&GHesistncia sob compressãoGHesistncia ao desgasteG9'celente absorção de /ibraç,esG


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MICH?90JHEJEH2•# K % C K )! G $! K % 0i K 4!G•>ai'a /elocidade de arrefecimentoG•? Carbono solidifica em forma degrafite (flocos& 8 forma está/elG•2 matri- + ferr3tica (/eloc. >ai'a& ouperl3tica (/eloc. Moderada&G•Flocos de grafite redu-em a

resistncia mec=nica e a ductilidade!pois do ponto de /ista mec=nicoatuam como se fossem fissuras.

2locos de motoresG•9ngrenagens de grandes dimens,esG•Máuinas agr3colasG

PROPRIEDADES

•9le/ada fluide- o ue

possibilita a fabricação depeças complicadas•>oa mauinabilidade (flocos degrafite&G•6rande resistncia ao desgaste

(grafite&G•>om ; compressão! ruim atração (frágil&G•*ão de/e ser sujeito ac5oues! concentração de

tens,esG•Ha-oá/el resistncia ;corrosãoG•0oldadura dif3cilG•>ai'o custo (mais barato&.


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2bai'o de B#BoC! a austenita transforma1se emperlita. Com isso a ledeburita será constitu3da deglbulos de perlita sobre um fundo de cementita.


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Considerando agora um ferro fundido

branco 5ipoeut+tico! por e'emplo com4!% de CDurante seu resfriamento a ligacomeça a se solidificar formandocristais de austenita. Continuando oresfriamento e atingindo $$4o C! tem1se austenita com #!% de C e uml3uido com composição eut+tica.2bai'o de $$4o C! esse l3uido

transforma1se no eut+tico ledeburita2bai'o de B#BoC a austenita isolada setransforma em perlita e ; temperaturaambiente a microestrutura será :cristais de perlita en/ol/idos por

ledeburita


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Considerando uma liga5ipereut+tica! por e'emplo! 7!7%de CGDurante seu resfriamento a ligacomeça a se solidificar formandocristais de cementita. Continuando

o resfriamento at+ $$4o

C tem1secristais alongados de cementita el3uido de composição eut+ticaG2bai'o de $$4o C esse l3uidotransforma1se em ledeburita! mas

não ocorre nen5uma tranformaçãocom a cementitaG2ssim a microestrutura seráformada por cristais de cementitasobre um fundo de ledeburita.


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2 /ariação de composição u3mica e do tratamento t+rmico dos ferros

fundidos cin-entos e nodulares alteram a matri- ue circunda aspart3culas de grafita em lamelas ou ndulos respecti/amente:

• 2 formação de uma matri- de ferrita 1 +facilitada uanto menor for a /elocidade

de esfriamento da peça! ue permitemaior a uantidade de grafita! maisele/ado nmero de ndulos e maior auantidade de sil3cio.

2 formação de matri- de perlita 1 +

fa/orecida pela maior /elocidade deesfriamento da peça e por adição deelementos de liga como cobre! n3uel!estan5o! denominados perliti-antes.


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?s ferros fundidos maleá/eis são obtidos a partir do ferro

fundido branco! uando submetidos a um tratamentot+rmico de grafiti-ação (apro'. A)OC&! uando oscarbonetos de ferro transformam1se em grafita (ndulos decarbono re/enido&.

? modo de resfriamento aps o tempo de enc5arue paragrafiti-ação + ue determinará a matri- da microestruturaformada por ndulos de carbono re/enido! como segue:

Ferro Maleá/el Ferr3tico: resfriamento rápido at+ B)OC aBOC! seguido de resfriamento lento.


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*a figura ao lado /emos ndulos de grafita(carbono re/enido& numa matri- ferr3tica.*este caso ocorreu completa grafiti-ação.

Ferro Maleá/el


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?s elementos de liga mais empregados são:Níquel: atua como grafiti-ante! aumentando a fai'a entre atemperatura do eut+tico está/el e do metaestá/el. Comoperliti-ante o efeito não + muito pronunciado. 2diç,es deapro'imadamente 7% não são suficientes para obtenção de

matri- totalmente perl3tica.Cobre: + um grafiti-ante como o n3uel e um promo/edor daformação de perlita. 2umenta significati/amente aspropriedades mec=nicas pela formação de perlita e tamb+m do

endurecimento da ferrita9stanho: possui um comportamento perliti-ante muitoacentuado o ue permite propriedades mec=nicas bemele/adas. Jeores de !#% 0n possibilitam matri- totalmenteperl3tica em uma peça de # mm de di=metro de ferro fundidonodular.


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Molibdnio: pro/oca uma grande aumento deresistncia uando adicionado aos ferrosfundidos nodulares diminuindo aductilidade.Em incon/eniente + a fortetendncia ; formação de carbonetos emsecç,es mais finas

Panádio e cromo: são fortes formadores decarbonetos. 0ão utili-ados uando se necessita

alta resistncia ; abrasão! mas em ueductilidade e resistncia ao impacto nãoprecisem ser altas.


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9m uma classificação mais espec3fica! os ferro

brancos podem ser classificados comocouil5ados! onde sua obtenção subentende umaele/ada ta'a de resfriamento e os ligados aocromo e n3uel! onde a obtenção da

microestrutura esta /inculada aos elementos deliga.

Microestrutura t3pica de ferro fundido

branco couil5ado! sem elementos deliga.


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? tratamento t+rmico nos ferros fundidos cin-entostm por objeti/o mel5orar suas propriedades! osmais comuns são:

al3/io de tens,es ou en/el5ecimento artificialG reco-imento! para mel5orar as usinabilidadeG normali-ação e tmpera com re/enido! atuando na

resistncia ; tração e dure-a mel5orando a

resistncia ao desgaste.


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Q2li/io de Jens,esR ou Q9n/el5ecimentoR 1 2s peças de ferrofundido eram dei'adas ao relento durante meses! para depois

serem usinadas e postas em ser/iço. 2credita/a1se! com isso! ueas tens,es internas eram eliminadas.Fal5a 1 9studos mostraram ue apenas $% das tens,es eramali/iadas por Qen/el5ecimento naturalR e os riscos deempenamento! aps as peças montadas nos respecti/os

euipamentos! continua/am.J+cnica 2tual 1 consiste em aplicar o processo deQen/el5ecimento artificialR ue + o /erdadeiro tratamento deal3/io de tens,es: as peças são auecidas a temperaturasele/adas! por+m abai'o da temperatura de transformação (parae/itar mudanças estruturais&! durante tempo determinado.*ormalmente são recomendados #) minutos mais #) minutos porcent3metro de seção.2 maior plasticidade ue o metal aduire ;s temperaturas maisele/adas! ou seja! a maior QflunciaR + o fator essencial paraue as tens,es sejam ali/iadas.


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?s ferros fundidos ligados! com bai'o teor em ligas(Mo! Cr! *i! P& e'igem temperaturas mais altas!pois esses elementos tendem a aumentar aresistncia ; fluncia dos ferros fundidos.

2 tabela $ mostra as fai'as de temperaturas maisrecomendadas para al3/io de tens,es de peças deferro fundido.


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*a operação de al3/io de tens,es de peças de ferrofundido! alguns cuidados de/em ser tomados :

2 temperatura do forno! ao serem as peças carregadas !não de/e ser superiores a #OC! de modo a e/itar 1 sec5oue t+rmicoG

9mbora as temperaturas empregadas não sejam muitoele/adas ! + recomendá/el ue o resfriamento posteriorao auecimento seja muito lento (no interior do prprioforno& no má'imo 7OC S 5ora! at+ cerca de 4OC ou! se

as peças forem de forma comple'a! at+ cerca de $OC!uando então elas poderão ser resfriadas li/remente aoar .

Com isso! e/ita1 se o surgimento de no/as tens,esocasionadas por um resfriamento mais rápido.


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?bjeti/o: Mel5orar ainda mais a usinabilidade dos ferrosfundidos! e muitas /e-es fa-1se necessário para eliminar ou

amolecer -onas conuil5adas ue podem ter surgido durante asolidificação! especialmente em seç,es mais finas.

9'istem diferentes t+cnicas de reco-imento! ue /ariam em

função do material e de sua aplicação:Heco-imento a bai'as temperaturas 8 ?corre em fai'as detemperatura entre B e BC! c5amado reco-imento deferriti-ação! objeti/a a transformação dos carbonetos

perl3ticos em ferrita e grafita! de modo a mel5orar ausinabilidade. Destinado a ferros fundidos não ligados ou com bai'os teoresde liga. ? tempo de enc5arue depende da uantidade de

grafiti-ação desejada.


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Heco-imento grafiti-ante 8 destina1se a ferros

fundidos ue apresentam carbonetos maciços (emgeral brancos ou mesclados&! reuerendotemperaturas entre A a A7C! o cuidado sede/e ao percentual de fsforo na liga! pois oeut+tico de fsforo pode fundir nestastemperaturas.

? reco-imento completo ou pleno ocorre numafai'a de temperatura entre B"OC a AOC e +

recomendado uando o ferro fundido apresenta oselementos de liga em teores mais ele/ados!objeti/ando1se a eliminação de peuenasuantidades de carbonetos dispersos.


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*a tmpera! a peça + auecida acima da -ona cr3tica e

esfriada rapidamente em água ou leo /isando aumentar adure-a! limite de escoamento e resistncia ; tração.

? processo de tmpera resulta numa ele/ação da dure-asuperf3cial do ferro fundido! por+m com preju3-o daresistncia ; tração e ao c5oue.? ciclo de re/enido subseuente ; tempera irá mel5orar ocomportamento do material com significati/o acr+scimo daresistncia a tração e da tenacidade! reuerendo entretanto

atenção em relação a temperatura de auecimento! /isto uen3/eis mais ele/ados promo/em uma ação noci/a a estaspropriedades.


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$. ? ue + aço e uais suas caracter3sticasT

#. Como os os são classificadosT4. ? ue são ferros fundidos! como se classificam

e uando são usadosT). Uuais os pontos importantes do ferro fundido

(no diagrama&T7. Uual a alteração ue o 0i pro/oca nos ferros

fundidosT

. Comente sobre o ferro fundido cin-ento5ipoeut+tico! eut+tico e 5ipereut+ticoTB. Descre/a a microestrutura! propriedades e

aplicaç,es do ferro fundido cin-ento.

". Descre/a a microestrutura! propriedades e


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". Descre/a a microestrutura! propriedades eaplicaç,es do ferro fundido branco.

A .Descre/a a microestrutura! propriedades eaplicaç,es do ferro fundido nodulares.

$ .Comente sobre o Ferro fundido branco5ipoeut+tico.$$.Comente sobre o Ferro fundido branco

5ipereut+tico.$#. Comente sobre o ferro fundido maleá/el$4.Uual a influncia dos elementos de liga nos ferros

fundidos$). Comente sobre o ferro fundido couil5ado$7. Comente sobre o tratamento t+rmico dos ferros

fundidos ali/io de tens,es ou en/el5ecimento.$.Comente sobre o reco-imento nos ferros fundidos.$B. Descre/a o re/enido nos ferros fundidos.

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