Ligas Ferrosas
Aços-carbono
Definição
Os Aços-carbono possuem na sua composição apenas quantidades limitadas dos elementos Carbono, Silício, Manganês, Cobre, Enxofre e Fósforo. Outros elementos existem apenas em quantidades residuais. A quantidade de Carbono presente no Aço define a sua classificação: os baixo carbono possuem no máximo 0,30% de Carbono ; os médio carbono possuem de 0,30 a 0,60% ; e os alto carbono possuem de 0,60 a 1,00%.
Classificação
Os aços, em geral, são classificados em Grau, Tipo e Classe. O Grau normalmente identifica a faixa de composição química do aço. O Tipo identifica o processo de desoxidação utilizado, enquanto que a Classe é utilizada para descrever outros atributos, como nível de resistência e acabamento superficial.
A designação do Grau, Tipo e Classe utiliza uma letra, número, símbolo ou nome. Existem vários sistemas de designação para os Aços, como o SAE (Society of Automotive Engineers), AISI (American Iron and Steel Institute), ASTM (American Society os Testing and Materials) e ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). A normalização unificada vem sendo utlizada com frequência cada vez maior, e é designada pela sigla UNS (Unified Numbering System).
Qualidade
Os aços-carbono seguem uma divisão padronizada na indústria, o que permite que fornecedores e consumidores se comuniquem com maior eficiência. Os grupos de descrição de qualidade utilizados são os seguintes:
• Semi-acabados para forjamento
• Estrutural
• Placas
• Barras laminadas a quente
• Barras acabadas a frio
• Chapas finas laminadas a quente
• Chapas finas laminadas a frio
• Chapas com esmaltagem porcelânica
• Chapas chumbadas compridas
• Chapas galvanizadas
• Chapas revestidas por zincagem eletrolítica
• Bobinas laminadas a quente
• Bobinas laminadas a frio
• Folhas-de-flandres
• Arames
• Arame achatado
• Tubos
• Tubos estrutural
• Tubos para oleodutos
• Produtos tubulares para campos petrolíferos
• Produtos tubulares especiais
• Fios-máquina laminados a quente
Pátio de bobinas laminadas a frio
Sistema de classificação
O sistema de classificação mais adotado na prática é o SAE-AISI. Nele, o Aço-carbono utiliza o grupo 1xxx, e é classificado da seguinte forma:
• 10xx : Aço-carbono comum (Mn : 1,00% máx.)
• 11xx : Ressulfurado
• 12xx : Ressulfurado e Refosforizado
• 15xx : Aço-carbono comum (Mn : 1,00 a 1,65%)
Os aços que possuem requisitos de temperabilidade adicionais recebem a adição de um H após a sua classificação.
Obs: Os últimos dois dígitos, representados pelo xx, representam o conteúdo de carbono do aço.
Aplicações
Os aços baixo carbono possuem, normalmente, baixas resistência e dureza e altas tenacidade e ductilidade. Além disso, são bastante usináveis e soldáveis e apresentam baixo custo de produção. Estes aços normalmente não são tratados termicamente. Entre as suas aplicações típicas estão as chapas automobilísticas, perfis estruturais e placas utilizadas na fabricação de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas-de-flandres.
Exemplos de aplicações dos aços-carbono: latas de folha-de-flandres e chapas automobilísticas
Os aços médio carbono possuem uma quantidade de carbono suficiente para a realização de tratamentos térmicos de têmpera e revenimento, muito embora seus tratamentos térmicos necessitem ser realizados com taxas de resfriamento elevadas e em seções finas para serem efetivos. Possuem maior resistência e dureza e menores tenacidade e ductilidade do que os aços baixo carbono. São utilizados em rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de elevadas resistências mecânica e ao desgaste e tenacidade.
Aplicação estrutural do aço-carbono
Os aços alto carbono são os de maiores resistência e dureza, porém de menor ductilidade entre os aços carbono. São quase sempre utilizados na condição temperada e revenida, possuindo boas características de manutenção de um bom fio de corte. Tem grande aplicação em talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas.
Aços-ferramenta
Definição
Os aços-ferramentas são aqueles utilizados nas operações de corte, formação, afiação e quaisquer outras relacionadas com a modificação de um material para um formato utilizável. Estes aços se caracterizam pelas suas elevadas dureza e resistência à abrasão geralmente associadas à boa tenacidade e manutenção das propriedades de resistência mecânica em elevadas temperaturas.
Estas características normalmente são obtidas com a adição de elevados teores de carbono e ligas, como tungstênio, molibdênio, vanádio, manganês e cromo. Boa parte dos aços-ferramenta são forjados, mas alguns também são fabricados por fundição de precisão ou por metalurgia do pó. A seleção da matéria-prima para a fabricação dos aços ferramentas é um fator importante do processo, e a sua seleção costuma ser cuidadosamente realizada inclusive na utilização de sucata.
A fusão dos aços-ferramentas é realizada, normalmente, em quantidades relativamente pequenas nos fornos elétricos, tomando-se um especial cuidado com as tolerâncias de composição química e homogeneidade do produto final. Estas e outras particularidades tornam o aço-ferramenta um material de custo mais elevado do que os aços comuns.
Classificação
Devido às diversas utilizações dos aços-ferramentas, eles são divididos em diferentes tipos de acordo com a sua aplicação e características. São eles:
• Aços-rápido: são desenvolvidos para aplicações de usinagem em elevadas velocidades. Existem duas classificações para os aços-rápidos, que são os ao molibdênio (grupo M) e os ao tungstênio (grupo T). Os dois possuem uma performance mais ou menos semelhante. Os do grupo M, entretanto, tem um custo inicial menor.
• Aços para trabalho a quente: desenvolvidos para utilização em operações de punçonamento, cisalhamento e forjamento de metais em altas temperaturas sob condições de calor, pressão e abrasão. São identificados como aço H, no sistema de classificação. São divididos em três sub-grupos: ao cromo (que vai do H10 ao H19) , ao tungstênio (H21 ao H26) e ao molibdênio (H42 e H43).
• Aços para deformação a frio: por não conter os elementos de liga necessários para possuir resistência a quente, estes aços se restringem a aplicações que não envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de 205 a 260ºC. São divididos em três grupos: aços temperáveis ao ar (grupo A), alto-carbono e alto-cromo (grupo D) e temperáveis em óleo (grupo O)
• Aços resistentes ao choque: seus principais elementos de liga são manganês, silício, cromo, tungstênio e molibdênio Quase todos os aços deste tipo (conhecidos como Grupo S) possuem conteúdo de carbono de aproximadamente 0.50%, o que lhes confere uma combinação de elevadas resistência e tenacidade e baixa ou média resistência ao desgaste por abrasão.
• Aços baixa-liga para aplicações especiais: contém pequenas quantidades de cromo, vanádio, níquel e molibdênio. A demanda por estes aços vem caindo continuamente, o que reduziu os seus sub-grupos de sete para apenas dois, ambos temperáveis a óleo. São os aços do grupo L.
• Aços para moldagem: estes aços possuem cromo e níquel como principais elementos de liga. Possuem características de baixa resistência ao amolecimento em altas temperaturas. São utilizados quase que exclusivamente em peças fundidas sob pressão ou em moldes para injeção ou compressão de plásticos e são classificados como grupo P.
• Aços temperáveis em água: nestes aços o carbono é o principal elemento de liga. São adicionados, também, pequenas quantidades de cromo para aumentar a temperabilidade e a resistência à abrasão, e de vanádio, para manter uma granulação fina, e consequentemente uma maior tenacidade. Pertencem ao grupo W.
Aplicações
• Aços-rápido: ferramentas, brocas, perfuratrizes, alargadores de furos, machos para abertura de roscas e fresas helicoidais. Alguns graus podem ser utilizados para certas aplicações a frio como laminadores de rosca, punções e matrizes para corte de discos.
• Aços para trabalho a quente: os aços ao cromo são utilizados em aplicações de transformações mecânicas a temperaturas elevadas. Os aços ao tungstênio são utilizados como mandris ou matrizes de extrusão para aplicações de alta temperatura, como por exemplo na extrusão de ligas de cobre, ligas de níquel e aço.
• Aços para deformação a frio: os do grupo A são aplicados como facas de cisalhamento, punções, corte de chapas para estampagem e matrizes para aparar. Os do grupo D são aplicados em ferramentas de forjamento, rolos de laminação de roscas, estampagem profunda, moldes de tijolo, calibres, operações de brunimento, rolos e facas para corte de tiras. Os do grupo O, por fim, são utilizados em matrizes e punções para corte de chapas para estampagem, rebarbação, trefilação, flangeamento e forjamento.
• Aços resistentes ao choque: usados em talhadeiras, formões, contra-rebites, punções, brocas-guia e outras aplicações que requerem elevada tenacidade e resistência ao choque.
Aplicação do aço-ferramenta
• Aços baixa-liga para aplicações especiais: são utilizados, de um modo geral, em componentes de máquinas como árvores, cames, placas, mandris e pinças de tornos
• Aços para moldagem: como o próprio nome sugere, estes aços são utilizados como moldes de vários tipos, para aplicações que requerem a manutenção das características de resistência em temperaturas e pressões elevadas.
• Aços temperáveis em água: são utilizados em ferramentas para forjamento a frio, cunhagem de moedas, gravação em relevo, trabalho em madeira, corte de metais duros (machos e alargadores), cutelaria e outras que requeiram resistência ao desgaste por abrasão.
Aços-inoxidáveis
Os aços-inoxidáveis são aqueles que contém um mínimo de 10,5% de Cromo como principal elemento de liga. São aços onde não ocorre oxidação em ambientes normais. Alguns aços inoxidáveis possuem mais de 30% de Cromo ou menos de 50% de Ferro. Suas características de resistência são obtidas graças à formação de um óxido protetor que impede o contato do metal base com a atmosfera agressiva. Alguns outros elementos como níquel, molibdênio, cobre, titânio, alumínio, silício, nióbio, nitrogênio e selênio podem ser adicionados para a obtenção de características mecânicas particulares.
Classificação
Os aços inoxidáveis são divididos em cinco famílias, de acordo com a microestrutura, estrutura cristalina das fases presentes ou tratamento térmico utilizado. As cinco famílias são: martensíticos, ferríticos, austeníticos, duplex (austenítico e ferrítico) e endurecíveis por precipitação.
• Martensíticos: os aços inoxidáveis martensíticos são ligas Fe-Cr-C que possuem uma estrutura cristalina martensítica na condição endurecida. São ferromagnéticos, endurecíveis por tratamento térmico e resistentes à corrosão somente em meios de média agressividade. O conteúdo de cromo é, geralmente, situado entre 10,5 e 18% e o conteúdo de carbono não pode ser superior a 1,2%. Os conteúdos de carbono e cromo são balanceados para garantir uma estrutura martensítica. Alguns elementos como nióbio, silício, tungstênio e vanádio são, às vezes, adicionados para modificar o comportamento do aço durante o revenimento. Pequenas quantidades de níquel podem ser adicionadas para melhorar a resistência à corrosão. Da mesma maneira, enxofre e selênio podem ser adicionados para melhorar usinabilidade.
• Ferríticos: são ligas de Fe-Cr, de estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC). Seu conteúdo de cromo se situa na faixa de 11 a 30%. Alguns graus podem conter molibdênio, silício, alumínio, titânio e nióbio para a obtenção de certas características. Também podem ser adicionados enxofre e selênio para melhoria da usinabilidade. São ferromagnéticos, podem possuir boas ductilidade e conformabilidade mas suas características de resistência em altas temperaturas são ruins se comparadas à dos austeníticos. Sua tenacidade também pode ser limitada a baixas temperaturas e em seções pesadas. Não são endurecíveis por tratamento térmico e dificilmente por trabalho a frio.
• Austeníticos: constituem a maior família de aços inoxidáveis, tanto em número de diferentes tipos quanto em utilização. A exemplo dos ferríticos, não são endurecíveis por tratamento térmico. São não-magnéticos na condição recozida e são endurecíveis apenas por trabalho a frio. Normalmente, possuem excelentes propriedades criogênicas e excelentes resistências mecânica e à corrosão em altas temperaturas. O conteúdo de cromo varia entre 16 e 26%, o de níquel é menor ou igual a 35% e o de manganês é menor ou igual a 15%. Podem ser adicionados, também, molibdênio, cobre, silício, alumínio, titânio e nióbio, para a obtenção de melhores características de resistência à oxidação.
• Duplex: são ligas bifásicas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni. Estes aços possuem, aproximadamente, a mesma proporção das fases ferrita e austenita e são caracterizados pelo seu baixo teor de carbono (<0,03%) e por adições de molibdênio, nitrogênio, tungstênio e cobre. Os teores típicos de cromo e níquel variam entre 20 e 30% e 5 e 8%, respectivamente. A vantagem dos aços duplex sobre os austeníticos da série 300 e sobre os ferríticos, são a resistência mecânica (aproximadamente o dobro), maiores tenacidade e ductilidade (em relação aos ferríticos) e uma maior resistência a corrosão por cloretos.
• Endurecíveis por precipitação: são ligas cromo-níquel que podem ser endurecidas por tratamento de envelhecimento. Podem ser austeníticos, semi-austeníticos ou martensíticos, sendo que a classificação é feita de acordo com a sua microestrutura na condição recozida. Para viabiliazr a reação de envelhecimento, muitas vezes se utiliza o trabalho a frio, e a adição de elementos de liga como alumínio, titânio, nióbio e cobre.
Sistema de classificação
Os aços inoxidáveis são normalmente designados pelos sistemas de numeração da AISI (American Iron and Steel Institute), UNS (Unified Numbering System) ou por designação própria do proprietário da liga. Entre estes, o sistema da AISI é o mais utilizado. Nele, a maioria dos graus de aços inoxidáveis possuem uma classificação com três dígitos. Os aços austeníticos fazem parte das séries 200 e 300, enquanto que a série 400 designa tanto aços ferríticos quanto martensíticos.
A série UNS, por sua vez, possui um maior número de ligas que a AISI, pois incorpora todos os aços inoxidáveis de desenvolvimento mais recente. Nesta série, os aços inoxidáveis são representados pela letra S, seguida de cinco números. Os três primeiros representando a numeração AISI (se tiverem). Os dois últimos algarismos serão 00 se o aço for um aço comum da designação AISI. Se forem diferentes, significa que o aço tem alguma característica especial reconhecida pela UNS.
Aplicações
• Martensíticos: estes aços são especificados quando a aplicação requer elevadas resistência à tração, à fluência e à fadiga, combinadas com requisitos moderados de resistência à corrosão e utilizações em até 650 °C. Entre as suas aplicações estão turbinas a vapor, motores a jato e turbinas a gás. Alguns destes aços encontram aplicações, também, como tubulações de vapor, reaquecedores de geradores a vapor e tubulações superaquecidas utilizadas em refinarias de combustíveis fósseis, cutelaria, peças de válvulas, engrenagens, eixos, cilindros laminadores, instrumentos cirúrgicos e odontológicos, molas, cames e esferas de rolamentos.
Aço inoxidável usado em esferas de rolamentos
• Ferríticos: suas várias classes encontram aplicações em sistemas de exaustão de automóveis, como recipientes de alimentos, em trocadores de calor e em tubulações contendo soluções com cloretos e água do mar.
Tubulações de aço inoxidável
• Austeníticos: podem, em função dos elementos de liga presentes na sua composição, resistir a corrosão atmosférica, em várias soluções aquosas, na presença de alimentos, em ácidos oxidantes (como o nítrico), fosfóricos e acéticos, em soluções diluídas contendo cloretos e em ácidos sulfurosos.
• Duplex: graças a sua elevada resistência mecânica, os aços inox duplex podem ser utilizados em menores espessuras. Sua desvantagem é que não pode ser utilizado em temperaturas acima de 300 °C, sob pena de perder algumas de suas características mecânicas, sobretudo a tenacidade. É bastante utilizado nas indústrias de gás, petróleo, petroquímica, polpa e papel, principalmente na presença de meios contendo aquosos contendo cloretos.
• Endurecíveis por precipitação: possuem boas resistência mecânica, tenacidade e ductilidade. Sua resistência à corrosão é de moderada a boa. Suas características lhe garantem aplicação nas indústrias aeroespacial e de alta-tecnologia.
Aços-liga
Definição
Os Aços-liga contém quantidades específicas de elementos de liga diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços comuns. Estas quantidades são determinadas com o objetivo de promover mudanças nas propriedades físicas e mecânicas que permitam ao material desempenhar funções especifícas. Os aços-liga costumam ser designados de acordo com o(s) seu(s) elemento(s) predominante(s), como por exemplo, aço-níquel, aço-cromo e aço-cromo-vanádio.
Classificação
Os aços-liga seguem as mesmas classificações dos aços-carbono, ou seja, são divididos em Graus, Tipos e Classes. Os sitemas de designação também são os mesmos, destacando-se o SAE, AISI, ASTM e UNS.
Qualidade
Os grupos de descrição de qualidade para os aços-ligas são os seguintes:
• Placas
• Barras laminadas a quente
• Arames
• Barras acabadas a frio
• Tubos para oleodutos
• Produtos tubulares para campos petrolíferos
• Produtos tubulares especiais
Sistema de classificação
Os aços-liga possuem várias numerações diferentes no sistema SAE-AISI. A designação SAE-AISI considera como aço-liga todos aqueles que ultrapassem os limites de 1,65% de Manganês, 0,60% de Silício ou 0,60% de Cobre. Além disso, são considerados aços-liga todo e qualquer aço que possua quantidades mínimas especificadas de Alumínio, Boro, Cromo (até 3,99%), Cobalto, Nióbio, Molibdênio, Níquel, Titânio, Tungstênio, Vanádio, Zircônio ou qualquer outro elemento de liga adicionado com o intuito de melhorar as propriedades mecânicas e a tenacidade após a realização de tratamentos térmicos. Os grupos de aços-liga são classificados da seguinte forma pelo sistema SAE-AISI:
Aço-manganês
• 13xx : Mn 1.75%
Aços-níquel
• 23xx : Ni 3.50%
• 25xx : Ni 5.00%
Aços níquel-cromo
• 31xx : Ni 1.25% ; Cr 0.65 e 0.80%
• 32xx : Ni 1.75% ; Cr 1.07%
• 33xx : Ni 3.50% ; Cr 1.50% e 1.57%
• 34xx : Ni 3.00% ; Cr 0.77%
Aços-molibdênio
• 40xx : Mo 0.20 e 0.25%
• 44xx : Mo 0.40 e 0.52%
Aços cromo-molibdênio
• 41xx : Cr 0.50 , 0.80 e 0.95% ; Mo 0.12 , 0.20 , 0.25 e 0.30%
Aços níquel-cromo-molibdênio
• 43xx : Ni 1.82%; Cr 0.50 e 0.80% ; Mo 0.25%
• 43BVxx : Ni 1.82%; Cr 0.50; Mo 0.12 e 0.25% ; V 0.03 min
• 47xx : Ni 1.05%; Cr 0.45%; Mo 0.20 e 0.35%
• 81xx : Ni 0.30%; Cr 0.40%; Mo 0.12%
• 86xx : Ni 0.55%; Cr 0.50%; Mo 0.20%
• 87xx : Ni 0.55%; Cr 0.50%; Mo 0.25%
• 88xx : Ni 0.55%; Cr 0.50%; Mo 0.35%
• 93xx : Ni 3.25%; Cr 1.20%; Mo 0.12%
• 94xx : Ni 0.45%; Cr 0.40%; Mo 0.12%
• 97xx : Ni 0.55%; Cr 0.20%; Mo 0.20%
• 98xx : Ni 1.00%; Cr 0.80%; Mo 0.25%
Aços níquel-molibdênio
• 46xx : Ni 0.85 e 1.82%; Mo 0.20 e 0.25%
• 48xx : Ni 3.50% ; Mo 0.25%
Aços-cromo
• 50xx : Cr 0.27, 0.40, 0.50 e 0.65%
• 51xx : Cr 0.80, 0.87, 0.92, 0.95, 1.00 e 1.05%
• 50xxx : Cr 0.50% ; C 1.00% min
• 51xxx : Cr 1.02% ; C 1.00% min
• 52xxx : Cr 1.45% ; C 1.00% min
Aços cromo-vanádio
• 61xx : Cr 0.60, 0.80 e 0.95% ; V 0.10 e 0.15%
Aços cromo-tungstênio
• 72xx : W 1.75 ; Cr 0.75%
Aços silício-manganês
• 92xx : Si 1.40 e 2.00% ; Mn 0.65, 0.82 e 0.85% ; Cr 0 e 0.65%
Aços-boro
• xxBxx : B denota aço ao Boro
Aços ao chumbo
• xxLxx : L denota aço ao Chumbo
Aços-vanádio:
• xxVxx : V denota aço ao Vanádio
Aplicações
Os aços-liga, por serem uma família bastante ampla de diferentes tipos de aço, com propriedades bastante distintas, encontram aplicações igualmente vastas. Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica.
Ferros Fundidos
Definição
É o termo genérico utilizado para as ligas Ferro-Carbono nas quais o conteúdo de Carbono excede o seu limite de solubilidade na Austenita na temperatura do eutéctico. A maioria dos ferros-fundidos contém no mínimo 2% de carbono, mais silício (entre 1 e 3%) e enxofre, podendo ou não haver outros elementos de liga.
Classificação
Os cinco tipos de ferros fundidos comercialmente existentes são o Cinzento, Dúctil, Maleável, Grafítico compacto e Branco. Todos estes tipos, exceto o Branco, são compostos de uma fase grafítica em uma matriz que pode ser ferrítica, perlítica, bainítica, martensítica temperada ou uma combinação destas.
Os ferros fundidos também podem ser classificados em não-ligados ou ligados. Os não-ligados constituem-se basicamente de ligas de ferro-carbono-silício contendo pequenas quantidades de manganês, fósforo e enxofre. Os ferro fundidos ligados, por sua vez, são divididos em tipos, de acordo com a sua aplicação e propriedade: brancos resistentes à abrasão, resistentes à corrosão, cinzentos de alta-resistência, dúcteis termoresistentes e brancos termoresistentes.
Sistema de classificação
O sistema de classificação dos aços varia de acordo com o tipo de ferro fundido em função das suas faixas de composição química, de acordo com a tabela abaixo:
Tipo C Si Mn P S
Cinzento 2,5 - 4,0 % 1,0 - 3,0 % 0,2 - 1,0 % 0,002 - 1,0 % 0,02 - 0,25 %
Grafítico compacto 2,5 - 4,0 % 1,0 - 3,0 % 0,2 - 1,0 % 0,01 - 0,1% 0,01 - 0,03 %
Dúctil 3,0 - 4,0 % 1,8 - 2,8 % 0,1 - 1,0 % 0,01 - 0,1 % 0,01 - 0,03 %
Branco 1,8 - 3,6 % 0,5 - 1,9 % 0,25 - 0,8 % 0,06 - 0,2 % 0,06 - 0,2 %
Maleável 2,2 - 2,9% 0,9 - 1,9 % 0,15 - 1,2 % 0,02 - 0,2 % 0,02 - 0,2%
Aplicações
• Ferro fundido cinzento : este material é frágil e quebradiço devido a sua microestrutura, não servindo muito bem a aplicações que requeiram elevada resistência à tração. Sua resistência e ductilidade são maiores sob compressão, além de terem excelentes capacidades de amortecimento de vibrações e elevada resistência ao desgaste mecânico. São aplicados como componente estrutural de máquinas e equipamentos pesados sujeitos à vibração, peças fundidas de vários tipos que não necessitam de elevada resistência mecânica, pequenos blocos cilíndricos, pistões, cilindros, discos de embreagem e peças fundidas de motores a diesel.
Peças de motores de ferro fundido
• Ferro fundido dúctil: sua estrutura nodular confere maiores resistência mecânica e ductilidade ao material, aproximando suas características das do aço. Suas aplicações incluem válvulas carcaça de bombas, virabrequins, engrenagens, pinhões, cilindros e outros componentes de máquinas e automóveis.
Virabrequim de ferro fundido
• Ferro fundido branco: extremamente duro e frágil, chegando a ser inadequado para a usinagem em alguns momentos. Sua aplicação é restrita aos casos em que dureza elevada e resistência ao desgaste são necessárias, como nos cilindros de laminação. O ferro fundido branco, geralmente, é utilizado como um processo intermediário na produção do ferro fundido maleável.
• Ferro fundido maleável: produto da transformação do ferro fundido branco após tratamento térmico em temperatura e atmosfera adequada. Apresenta características de elevada resistência mecânica e consideráveis ductilidade e maleabilidade. É aplicável tanto em temperaturas normais quanto mais elevadas. Flanges, conexões para tubos, peças para válvulas ferroviárias e navais, e outras peças para indústria pesada são algumas das aplicações típicas do ferro fundido maleável.
• Ferro fundido grafítico compacto: suas propriedades variam entre as do ferro fundido cinzento e as do dúctil. Em comparação com os ferros fundidos cinzentos, os grafíticos compactos possuem maior resistência mecânica, maiores ductilidade e tenacidade e menor oxidação a temperaturas elevadas. Já na comparação com os ferros fundidos dúcteis, possuem menor coeficiente de expansão térmica, maior condutibilidade térmica, maior resistência ao choque térmico, maior capacidade de amortecimento, melhor fundibilidade e melhor usinabilidade. Dentre as aplicações típicas, podem ser citadas: base para grandes motores a diesel, cárteres, alojamentos de caixas de engrenagens, alojamentos para turboalimentadores, suportes de rolamentos, rodas dentadas para correntes articuladas, engrenagens excêntricas, moldes para lingotes, coletores de descarga de motores e discos de freio.
Definição
Os Aços-carbono possuem na sua composição apenas quantidades limitadas dos elementos Carbono, Silício, Manganês, Cobre, Enxofre e Fósforo. Outros elementos existem apenas em quantidades residuais. A quantidade de Carbono presente no Aço define a sua classificação: os baixo carbono possuem no máximo 0,30% de Carbono ; os médio carbono possuem de 0,30 a 0,60% ; e os alto carbono possuem de 0,60 a 1,00%.
Classificação
Os aços, em geral, são classificados em Grau, Tipo e Classe. O Grau normalmente identifica a faixa de composição química do aço. O Tipo identifica o processo de desoxidação utilizado, enquanto que a Classe é utilizada para descrever outros atributos, como nível de resistência e acabamento superficial.
A designação do Grau, Tipo e Classe utiliza uma letra, número, símbolo ou nome. Existem vários sistemas de designação para os Aços, como o SAE (Society of Automotive Engineers), AISI (American Iron and Steel Institute), ASTM (American Society os Testing and Materials) e ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). A normalização unificada vem sendo utlizada com frequência cada vez maior, e é designada pela sigla UNS (Unified Numbering System).
Qualidade
Os aços-carbono seguem uma divisão padronizada na indústria, o que permite que fornecedores e consumidores se comuniquem com maior eficiência. Os grupos de descrição de qualidade utilizados são os seguintes:
• Semi-acabados para forjamento
• Estrutural
• Placas
• Barras laminadas a quente
• Barras acabadas a frio
• Chapas finas laminadas a quente
• Chapas finas laminadas a frio
• Chapas com esmaltagem porcelânica
• Chapas chumbadas compridas
• Chapas galvanizadas
• Chapas revestidas por zincagem eletrolítica
• Bobinas laminadas a quente
• Bobinas laminadas a frio
• Folhas-de-flandres
• Arames
• Arame achatado
• Tubos
• Tubos estrutural
• Tubos para oleodutos
• Produtos tubulares para campos petrolíferos
• Produtos tubulares especiais
• Fios-máquina laminados a quente
Pátio de bobinas laminadas a frio
Sistema de classificação
O sistema de classificação mais adotado na prática é o SAE-AISI. Nele, o Aço-carbono utiliza o grupo 1xxx, e é classificado da seguinte forma:
• 10xx : Aço-carbono comum (Mn : 1,00% máx.)
• 11xx : Ressulfurado
• 12xx : Ressulfurado e Refosforizado
• 15xx : Aço-carbono comum (Mn : 1,00 a 1,65%)
Os aços que possuem requisitos de temperabilidade adicionais recebem a adição de um H após a sua classificação.
Obs: Os últimos dois dígitos, representados pelo xx, representam o conteúdo de carbono do aço.
Aplicações
Os aços baixo carbono possuem, normalmente, baixas resistência e dureza e altas tenacidade e ductilidade. Além disso, são bastante usináveis e soldáveis e apresentam baixo custo de produção. Estes aços normalmente não são tratados termicamente. Entre as suas aplicações típicas estão as chapas automobilísticas, perfis estruturais e placas utilizadas na fabricação de tubos, construção civil, pontes e latas de folhas-de-flandres.
Exemplos de aplicações dos aços-carbono: latas de folha-de-flandres e chapas automobilísticas
Os aços médio carbono possuem uma quantidade de carbono suficiente para a realização de tratamentos térmicos de têmpera e revenimento, muito embora seus tratamentos térmicos necessitem ser realizados com taxas de resfriamento elevadas e em seções finas para serem efetivos. Possuem maior resistência e dureza e menores tenacidade e ductilidade do que os aços baixo carbono. São utilizados em rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de elevadas resistências mecânica e ao desgaste e tenacidade.
Aplicação estrutural do aço-carbono
Os aços alto carbono são os de maiores resistência e dureza, porém de menor ductilidade entre os aços carbono. São quase sempre utilizados na condição temperada e revenida, possuindo boas características de manutenção de um bom fio de corte. Tem grande aplicação em talhadeiras, folhas de serrote, martelos e facas.
Aços-ferramenta
Definição
Os aços-ferramentas são aqueles utilizados nas operações de corte, formação, afiação e quaisquer outras relacionadas com a modificação de um material para um formato utilizável. Estes aços se caracterizam pelas suas elevadas dureza e resistência à abrasão geralmente associadas à boa tenacidade e manutenção das propriedades de resistência mecânica em elevadas temperaturas.
Estas características normalmente são obtidas com a adição de elevados teores de carbono e ligas, como tungstênio, molibdênio, vanádio, manganês e cromo. Boa parte dos aços-ferramenta são forjados, mas alguns também são fabricados por fundição de precisão ou por metalurgia do pó. A seleção da matéria-prima para a fabricação dos aços ferramentas é um fator importante do processo, e a sua seleção costuma ser cuidadosamente realizada inclusive na utilização de sucata.
A fusão dos aços-ferramentas é realizada, normalmente, em quantidades relativamente pequenas nos fornos elétricos, tomando-se um especial cuidado com as tolerâncias de composição química e homogeneidade do produto final. Estas e outras particularidades tornam o aço-ferramenta um material de custo mais elevado do que os aços comuns.
Classificação
Devido às diversas utilizações dos aços-ferramentas, eles são divididos em diferentes tipos de acordo com a sua aplicação e características. São eles:
• Aços-rápido: são desenvolvidos para aplicações de usinagem em elevadas velocidades. Existem duas classificações para os aços-rápidos, que são os ao molibdênio (grupo M) e os ao tungstênio (grupo T). Os dois possuem uma performance mais ou menos semelhante. Os do grupo M, entretanto, tem um custo inicial menor.
• Aços para trabalho a quente: desenvolvidos para utilização em operações de punçonamento, cisalhamento e forjamento de metais em altas temperaturas sob condições de calor, pressão e abrasão. São identificados como aço H, no sistema de classificação. São divididos em três sub-grupos: ao cromo (que vai do H10 ao H19) , ao tungstênio (H21 ao H26) e ao molibdênio (H42 e H43).
• Aços para deformação a frio: por não conter os elementos de liga necessários para possuir resistência a quente, estes aços se restringem a aplicações que não envolvam aquecimentos repetidos ou prolongados em faixas de temperatura de 205 a 260ºC. São divididos em três grupos: aços temperáveis ao ar (grupo A), alto-carbono e alto-cromo (grupo D) e temperáveis em óleo (grupo O)
• Aços resistentes ao choque: seus principais elementos de liga são manganês, silício, cromo, tungstênio e molibdênio Quase todos os aços deste tipo (conhecidos como Grupo S) possuem conteúdo de carbono de aproximadamente 0.50%, o que lhes confere uma combinação de elevadas resistência e tenacidade e baixa ou média resistência ao desgaste por abrasão.
• Aços baixa-liga para aplicações especiais: contém pequenas quantidades de cromo, vanádio, níquel e molibdênio. A demanda por estes aços vem caindo continuamente, o que reduziu os seus sub-grupos de sete para apenas dois, ambos temperáveis a óleo. São os aços do grupo L.
• Aços para moldagem: estes aços possuem cromo e níquel como principais elementos de liga. Possuem características de baixa resistência ao amolecimento em altas temperaturas. São utilizados quase que exclusivamente em peças fundidas sob pressão ou em moldes para injeção ou compressão de plásticos e são classificados como grupo P.
• Aços temperáveis em água: nestes aços o carbono é o principal elemento de liga. São adicionados, também, pequenas quantidades de cromo para aumentar a temperabilidade e a resistência à abrasão, e de vanádio, para manter uma granulação fina, e consequentemente uma maior tenacidade. Pertencem ao grupo W.
Aplicações
• Aços-rápido: ferramentas, brocas, perfuratrizes, alargadores de furos, machos para abertura de roscas e fresas helicoidais. Alguns graus podem ser utilizados para certas aplicações a frio como laminadores de rosca, punções e matrizes para corte de discos.
• Aços para trabalho a quente: os aços ao cromo são utilizados em aplicações de transformações mecânicas a temperaturas elevadas. Os aços ao tungstênio são utilizados como mandris ou matrizes de extrusão para aplicações de alta temperatura, como por exemplo na extrusão de ligas de cobre, ligas de níquel e aço.
• Aços para deformação a frio: os do grupo A são aplicados como facas de cisalhamento, punções, corte de chapas para estampagem e matrizes para aparar. Os do grupo D são aplicados em ferramentas de forjamento, rolos de laminação de roscas, estampagem profunda, moldes de tijolo, calibres, operações de brunimento, rolos e facas para corte de tiras. Os do grupo O, por fim, são utilizados em matrizes e punções para corte de chapas para estampagem, rebarbação, trefilação, flangeamento e forjamento.
• Aços resistentes ao choque: usados em talhadeiras, formões, contra-rebites, punções, brocas-guia e outras aplicações que requerem elevada tenacidade e resistência ao choque.
Aplicação do aço-ferramenta
• Aços baixa-liga para aplicações especiais: são utilizados, de um modo geral, em componentes de máquinas como árvores, cames, placas, mandris e pinças de tornos
• Aços para moldagem: como o próprio nome sugere, estes aços são utilizados como moldes de vários tipos, para aplicações que requerem a manutenção das características de resistência em temperaturas e pressões elevadas.
• Aços temperáveis em água: são utilizados em ferramentas para forjamento a frio, cunhagem de moedas, gravação em relevo, trabalho em madeira, corte de metais duros (machos e alargadores), cutelaria e outras que requeiram resistência ao desgaste por abrasão.
Aços-inoxidáveis
Os aços-inoxidáveis são aqueles que contém um mínimo de 10,5% de Cromo como principal elemento de liga. São aços onde não ocorre oxidação em ambientes normais. Alguns aços inoxidáveis possuem mais de 30% de Cromo ou menos de 50% de Ferro. Suas características de resistência são obtidas graças à formação de um óxido protetor que impede o contato do metal base com a atmosfera agressiva. Alguns outros elementos como níquel, molibdênio, cobre, titânio, alumínio, silício, nióbio, nitrogênio e selênio podem ser adicionados para a obtenção de características mecânicas particulares.
Classificação
Os aços inoxidáveis são divididos em cinco famílias, de acordo com a microestrutura, estrutura cristalina das fases presentes ou tratamento térmico utilizado. As cinco famílias são: martensíticos, ferríticos, austeníticos, duplex (austenítico e ferrítico) e endurecíveis por precipitação.
• Martensíticos: os aços inoxidáveis martensíticos são ligas Fe-Cr-C que possuem uma estrutura cristalina martensítica na condição endurecida. São ferromagnéticos, endurecíveis por tratamento térmico e resistentes à corrosão somente em meios de média agressividade. O conteúdo de cromo é, geralmente, situado entre 10,5 e 18% e o conteúdo de carbono não pode ser superior a 1,2%. Os conteúdos de carbono e cromo são balanceados para garantir uma estrutura martensítica. Alguns elementos como nióbio, silício, tungstênio e vanádio são, às vezes, adicionados para modificar o comportamento do aço durante o revenimento. Pequenas quantidades de níquel podem ser adicionadas para melhorar a resistência à corrosão. Da mesma maneira, enxofre e selênio podem ser adicionados para melhorar usinabilidade.
• Ferríticos: são ligas de Fe-Cr, de estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC). Seu conteúdo de cromo se situa na faixa de 11 a 30%. Alguns graus podem conter molibdênio, silício, alumínio, titânio e nióbio para a obtenção de certas características. Também podem ser adicionados enxofre e selênio para melhoria da usinabilidade. São ferromagnéticos, podem possuir boas ductilidade e conformabilidade mas suas características de resistência em altas temperaturas são ruins se comparadas à dos austeníticos. Sua tenacidade também pode ser limitada a baixas temperaturas e em seções pesadas. Não são endurecíveis por tratamento térmico e dificilmente por trabalho a frio.
• Austeníticos: constituem a maior família de aços inoxidáveis, tanto em número de diferentes tipos quanto em utilização. A exemplo dos ferríticos, não são endurecíveis por tratamento térmico. São não-magnéticos na condição recozida e são endurecíveis apenas por trabalho a frio. Normalmente, possuem excelentes propriedades criogênicas e excelentes resistências mecânica e à corrosão em altas temperaturas. O conteúdo de cromo varia entre 16 e 26%, o de níquel é menor ou igual a 35% e o de manganês é menor ou igual a 15%. Podem ser adicionados, também, molibdênio, cobre, silício, alumínio, titânio e nióbio, para a obtenção de melhores características de resistência à oxidação.
• Duplex: são ligas bifásicas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni. Estes aços possuem, aproximadamente, a mesma proporção das fases ferrita e austenita e são caracterizados pelo seu baixo teor de carbono (<0,03%) e por adições de molibdênio, nitrogênio, tungstênio e cobre. Os teores típicos de cromo e níquel variam entre 20 e 30% e 5 e 8%, respectivamente. A vantagem dos aços duplex sobre os austeníticos da série 300 e sobre os ferríticos, são a resistência mecânica (aproximadamente o dobro), maiores tenacidade e ductilidade (em relação aos ferríticos) e uma maior resistência a corrosão por cloretos.
• Endurecíveis por precipitação: são ligas cromo-níquel que podem ser endurecidas por tratamento de envelhecimento. Podem ser austeníticos, semi-austeníticos ou martensíticos, sendo que a classificação é feita de acordo com a sua microestrutura na condição recozida. Para viabiliazr a reação de envelhecimento, muitas vezes se utiliza o trabalho a frio, e a adição de elementos de liga como alumínio, titânio, nióbio e cobre.
Sistema de classificação
Os aços inoxidáveis são normalmente designados pelos sistemas de numeração da AISI (American Iron and Steel Institute), UNS (Unified Numbering System) ou por designação própria do proprietário da liga. Entre estes, o sistema da AISI é o mais utilizado. Nele, a maioria dos graus de aços inoxidáveis possuem uma classificação com três dígitos. Os aços austeníticos fazem parte das séries 200 e 300, enquanto que a série 400 designa tanto aços ferríticos quanto martensíticos.
A série UNS, por sua vez, possui um maior número de ligas que a AISI, pois incorpora todos os aços inoxidáveis de desenvolvimento mais recente. Nesta série, os aços inoxidáveis são representados pela letra S, seguida de cinco números. Os três primeiros representando a numeração AISI (se tiverem). Os dois últimos algarismos serão 00 se o aço for um aço comum da designação AISI. Se forem diferentes, significa que o aço tem alguma característica especial reconhecida pela UNS.
Aplicações
• Martensíticos: estes aços são especificados quando a aplicação requer elevadas resistência à tração, à fluência e à fadiga, combinadas com requisitos moderados de resistência à corrosão e utilizações em até 650 °C. Entre as suas aplicações estão turbinas a vapor, motores a jato e turbinas a gás. Alguns destes aços encontram aplicações, também, como tubulações de vapor, reaquecedores de geradores a vapor e tubulações superaquecidas utilizadas em refinarias de combustíveis fósseis, cutelaria, peças de válvulas, engrenagens, eixos, cilindros laminadores, instrumentos cirúrgicos e odontológicos, molas, cames e esferas de rolamentos.
Aço inoxidável usado em esferas de rolamentos
• Ferríticos: suas várias classes encontram aplicações em sistemas de exaustão de automóveis, como recipientes de alimentos, em trocadores de calor e em tubulações contendo soluções com cloretos e água do mar.
Tubulações de aço inoxidável
• Austeníticos: podem, em função dos elementos de liga presentes na sua composição, resistir a corrosão atmosférica, em várias soluções aquosas, na presença de alimentos, em ácidos oxidantes (como o nítrico), fosfóricos e acéticos, em soluções diluídas contendo cloretos e em ácidos sulfurosos.
• Duplex: graças a sua elevada resistência mecânica, os aços inox duplex podem ser utilizados em menores espessuras. Sua desvantagem é que não pode ser utilizado em temperaturas acima de 300 °C, sob pena de perder algumas de suas características mecânicas, sobretudo a tenacidade. É bastante utilizado nas indústrias de gás, petróleo, petroquímica, polpa e papel, principalmente na presença de meios contendo aquosos contendo cloretos.
• Endurecíveis por precipitação: possuem boas resistência mecânica, tenacidade e ductilidade. Sua resistência à corrosão é de moderada a boa. Suas características lhe garantem aplicação nas indústrias aeroespacial e de alta-tecnologia.
Aços-liga
Definição
Os Aços-liga contém quantidades específicas de elementos de liga diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços comuns. Estas quantidades são determinadas com o objetivo de promover mudanças nas propriedades físicas e mecânicas que permitam ao material desempenhar funções especifícas. Os aços-liga costumam ser designados de acordo com o(s) seu(s) elemento(s) predominante(s), como por exemplo, aço-níquel, aço-cromo e aço-cromo-vanádio.
Classificação
Os aços-liga seguem as mesmas classificações dos aços-carbono, ou seja, são divididos em Graus, Tipos e Classes. Os sitemas de designação também são os mesmos, destacando-se o SAE, AISI, ASTM e UNS.
Qualidade
Os grupos de descrição de qualidade para os aços-ligas são os seguintes:
• Placas
• Barras laminadas a quente
• Arames
• Barras acabadas a frio
• Tubos para oleodutos
• Produtos tubulares para campos petrolíferos
• Produtos tubulares especiais
Sistema de classificação
Os aços-liga possuem várias numerações diferentes no sistema SAE-AISI. A designação SAE-AISI considera como aço-liga todos aqueles que ultrapassem os limites de 1,65% de Manganês, 0,60% de Silício ou 0,60% de Cobre. Além disso, são considerados aços-liga todo e qualquer aço que possua quantidades mínimas especificadas de Alumínio, Boro, Cromo (até 3,99%), Cobalto, Nióbio, Molibdênio, Níquel, Titânio, Tungstênio, Vanádio, Zircônio ou qualquer outro elemento de liga adicionado com o intuito de melhorar as propriedades mecânicas e a tenacidade após a realização de tratamentos térmicos. Os grupos de aços-liga são classificados da seguinte forma pelo sistema SAE-AISI:
Aço-manganês
• 13xx : Mn 1.75%
Aços-níquel
• 23xx : Ni 3.50%
• 25xx : Ni 5.00%
Aços níquel-cromo
• 31xx : Ni 1.25% ; Cr 0.65 e 0.80%
• 32xx : Ni 1.75% ; Cr 1.07%
• 33xx : Ni 3.50% ; Cr 1.50% e 1.57%
• 34xx : Ni 3.00% ; Cr 0.77%
Aços-molibdênio
• 40xx : Mo 0.20 e 0.25%
• 44xx : Mo 0.40 e 0.52%
Aços cromo-molibdênio
• 41xx : Cr 0.50 , 0.80 e 0.95% ; Mo 0.12 , 0.20 , 0.25 e 0.30%
Aços níquel-cromo-molibdênio
• 43xx : Ni 1.82%; Cr 0.50 e 0.80% ; Mo 0.25%
• 43BVxx : Ni 1.82%; Cr 0.50; Mo 0.12 e 0.25% ; V 0.03 min
• 47xx : Ni 1.05%; Cr 0.45%; Mo 0.20 e 0.35%
• 81xx : Ni 0.30%; Cr 0.40%; Mo 0.12%
• 86xx : Ni 0.55%; Cr 0.50%; Mo 0.20%
• 87xx : Ni 0.55%; Cr 0.50%; Mo 0.25%
• 88xx : Ni 0.55%; Cr 0.50%; Mo 0.35%
• 93xx : Ni 3.25%; Cr 1.20%; Mo 0.12%
• 94xx : Ni 0.45%; Cr 0.40%; Mo 0.12%
• 97xx : Ni 0.55%; Cr 0.20%; Mo 0.20%
• 98xx : Ni 1.00%; Cr 0.80%; Mo 0.25%
Aços níquel-molibdênio
• 46xx : Ni 0.85 e 1.82%; Mo 0.20 e 0.25%
• 48xx : Ni 3.50% ; Mo 0.25%
Aços-cromo
• 50xx : Cr 0.27, 0.40, 0.50 e 0.65%
• 51xx : Cr 0.80, 0.87, 0.92, 0.95, 1.00 e 1.05%
• 50xxx : Cr 0.50% ; C 1.00% min
• 51xxx : Cr 1.02% ; C 1.00% min
• 52xxx : Cr 1.45% ; C 1.00% min
Aços cromo-vanádio
• 61xx : Cr 0.60, 0.80 e 0.95% ; V 0.10 e 0.15%
Aços cromo-tungstênio
• 72xx : W 1.75 ; Cr 0.75%
Aços silício-manganês
• 92xx : Si 1.40 e 2.00% ; Mn 0.65, 0.82 e 0.85% ; Cr 0 e 0.65%
Aços-boro
• xxBxx : B denota aço ao Boro
Aços ao chumbo
• xxLxx : L denota aço ao Chumbo
Aços-vanádio:
• xxVxx : V denota aço ao Vanádio
Aplicações
Os aços-liga, por serem uma família bastante ampla de diferentes tipos de aço, com propriedades bastante distintas, encontram aplicações igualmente vastas. Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica.
Ferros Fundidos
Definição
É o termo genérico utilizado para as ligas Ferro-Carbono nas quais o conteúdo de Carbono excede o seu limite de solubilidade na Austenita na temperatura do eutéctico. A maioria dos ferros-fundidos contém no mínimo 2% de carbono, mais silício (entre 1 e 3%) e enxofre, podendo ou não haver outros elementos de liga.
Classificação
Os cinco tipos de ferros fundidos comercialmente existentes são o Cinzento, Dúctil, Maleável, Grafítico compacto e Branco. Todos estes tipos, exceto o Branco, são compostos de uma fase grafítica em uma matriz que pode ser ferrítica, perlítica, bainítica, martensítica temperada ou uma combinação destas.
Os ferros fundidos também podem ser classificados em não-ligados ou ligados. Os não-ligados constituem-se basicamente de ligas de ferro-carbono-silício contendo pequenas quantidades de manganês, fósforo e enxofre. Os ferro fundidos ligados, por sua vez, são divididos em tipos, de acordo com a sua aplicação e propriedade: brancos resistentes à abrasão, resistentes à corrosão, cinzentos de alta-resistência, dúcteis termoresistentes e brancos termoresistentes.
Sistema de classificação
O sistema de classificação dos aços varia de acordo com o tipo de ferro fundido em função das suas faixas de composição química, de acordo com a tabela abaixo:
Tipo C Si Mn P S
Cinzento 2,5 - 4,0 % 1,0 - 3,0 % 0,2 - 1,0 % 0,002 - 1,0 % 0,02 - 0,25 %
Grafítico compacto 2,5 - 4,0 % 1,0 - 3,0 % 0,2 - 1,0 % 0,01 - 0,1% 0,01 - 0,03 %
Dúctil 3,0 - 4,0 % 1,8 - 2,8 % 0,1 - 1,0 % 0,01 - 0,1 % 0,01 - 0,03 %
Branco 1,8 - 3,6 % 0,5 - 1,9 % 0,25 - 0,8 % 0,06 - 0,2 % 0,06 - 0,2 %
Maleável 2,2 - 2,9% 0,9 - 1,9 % 0,15 - 1,2 % 0,02 - 0,2 % 0,02 - 0,2%
Aplicações
• Ferro fundido cinzento : este material é frágil e quebradiço devido a sua microestrutura, não servindo muito bem a aplicações que requeiram elevada resistência à tração. Sua resistência e ductilidade são maiores sob compressão, além de terem excelentes capacidades de amortecimento de vibrações e elevada resistência ao desgaste mecânico. São aplicados como componente estrutural de máquinas e equipamentos pesados sujeitos à vibração, peças fundidas de vários tipos que não necessitam de elevada resistência mecânica, pequenos blocos cilíndricos, pistões, cilindros, discos de embreagem e peças fundidas de motores a diesel.
Peças de motores de ferro fundido
• Ferro fundido dúctil: sua estrutura nodular confere maiores resistência mecânica e ductilidade ao material, aproximando suas características das do aço. Suas aplicações incluem válvulas carcaça de bombas, virabrequins, engrenagens, pinhões, cilindros e outros componentes de máquinas e automóveis.
Virabrequim de ferro fundido
• Ferro fundido branco: extremamente duro e frágil, chegando a ser inadequado para a usinagem em alguns momentos. Sua aplicação é restrita aos casos em que dureza elevada e resistência ao desgaste são necessárias, como nos cilindros de laminação. O ferro fundido branco, geralmente, é utilizado como um processo intermediário na produção do ferro fundido maleável.
• Ferro fundido maleável: produto da transformação do ferro fundido branco após tratamento térmico em temperatura e atmosfera adequada. Apresenta características de elevada resistência mecânica e consideráveis ductilidade e maleabilidade. É aplicável tanto em temperaturas normais quanto mais elevadas. Flanges, conexões para tubos, peças para válvulas ferroviárias e navais, e outras peças para indústria pesada são algumas das aplicações típicas do ferro fundido maleável.
• Ferro fundido grafítico compacto: suas propriedades variam entre as do ferro fundido cinzento e as do dúctil. Em comparação com os ferros fundidos cinzentos, os grafíticos compactos possuem maior resistência mecânica, maiores ductilidade e tenacidade e menor oxidação a temperaturas elevadas. Já na comparação com os ferros fundidos dúcteis, possuem menor coeficiente de expansão térmica, maior condutibilidade térmica, maior resistência ao choque térmico, maior capacidade de amortecimento, melhor fundibilidade e melhor usinabilidade. Dentre as aplicações típicas, podem ser citadas: base para grandes motores a diesel, cárteres, alojamentos de caixas de engrenagens, alojamentos para turboalimentadores, suportes de rolamentos, rodas dentadas para correntes articuladas, engrenagens excêntricas, moldes para lingotes, coletores de descarga de motores e discos de freio.
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