Guia de tipos de ferro fundido Propriedades e usinagem

Desde componentes críticos do motor de automóveis até utensílios de cozinha do dia-a-dia e a infraestrutura municipal sob os nossos pés, estes itens aparentemente não relacionados podem ter um material comum:ferro fundidoO ferro fundido, longe de ser uma única substância, compreende toda uma família de ligas, cada uma com características e aplicações distintas.Este artigo aborda as variedades de ferro fundido, as suas propriedades únicas e considerações cruciais de processamento para este material de engenharia essencial.

O ferro fundido é uma liga ferro-carbono com ferro (Fe) como componente principal e um teor de carbono que varia entre 2,1% e 6,7%.Ferro fundido normalmente tem uma gravidade específica mais elevada (aproximadamente 7)O elevado teor de carbono diminui o seu ponto de fusão, permitindo uma fusão e fundição relativamente fáceis." onde a adição de substâncias a um material puro reduz a sua temperatura de transição líquido-sólido.

Valorizado pela sua elevada resistência, resistência ao desgaste e maquinariabilidade, o ferro fundido encontra aplicações em diversos sectores, aparecendo em componentes mecânicos, produtos industriais, sistemas de encanamento,e infra-estruturas urbanas.

O ferro de alta pureza (com um teor mínimo de carbono) é muito macio e propenso à oxidação para uso prático.transformando-a em ferro fundido ou aço.

Estes três materiais ferrosos diferem principalmente no teor de carbono:

• Ferro puro:Menos de 0,02% de carbono
• Aço:00,02 a 2,1% de carbono
• Ferro fundido:20,1% a 6,7% de carbono

O aço divide-se ainda em aço carbono (contendo apenas ferro mais quantidades reguladas de carbono, silício, manganês, enxofre,e fósforo) e aço ligado (incorporando elementos metálicos adicionais).

Os materiais que se aproximam dos níveis de carbono do ferro puro apresentam menos dureza e resistência ao desgaste, mas ganham tenacidade e pontos de fusão mais elevados.um maior teor de carbono aumenta a dureza e a resistência ao desgaste, reduzindo a dureza e os pontos de fusão, resultando em materiais mais frágeis.

"Fusões" referem-se aos produtos formados por derramamento de material fundido em moldes. Assim, o ferro fundido constitui um material, enquanto as fundições representam produtos feitos dele.Embora o ferro fundido apareça frequentemente na produção de fundiçãoPor exemplo, o aço fundido resulta do aquecimento do aço a 1500 ° C antes da injeção do molde.

Quando o ferro fundido contém carbono e silício substanciais com resfriamento lento, o carbono cristaliza como grafito.Esta variedade, em que o carbono aparece como flocos de grafite, criando superfícies de fratura cinza, ganha os nomes de ferro fundido cinza ou ferro fundido de grafite em flocos.Normalmente referido simplesmente como "ferro fundido", a sua designação "FC" (de "ferro" e "fundido") precede um número de três dígitos que indica a resistência à tração (por exemplo, FC150 significa ≥150N/mm2).

Embora o ferro fundido cinza não tenha força e resistência, oferece excelente casturabilidade, maquinariabilidade, resistência ao desgaste, resistência à corrosão e amortecimento de vibrações, qualidades ideais para corpos de máquinas,componentes, e blocos de motor.

Com menor teor de carbono / silício ou resfriamento rápido, o carbono forma cementita (Fe3C) em vez de grafite, produzindo superfícies brancas de fratura.Excepcionalmente duros e resistentes ao desgaste, mas frágeis e difíceis de mecanizar, o ferro fundido branco serve aplicações de alta durabilidade.

Com propriedades entre as variedades cinza e branca, este material industrial raramente utilizado apresenta superfícies de fratura manchadas e fraca maquinariabilidade.

A adição de magnésio (Mg) ou cério (Ce) cria estruturas esféricas de grafite (designadas FCD),Melhora dramaticamente a resistência de várias vezes superior à do ferro fundido cinza através de uma concentração de tensão reduzidaEste "ferro fundido de alta qualidade" oferece excelente resistência mecânica, resistência ao desgaste/calor e dureza tratável térmicamente, embora a adição de magnésio possa causar encolhimento e furos.Sua dureza e ductilidade complicam a usinagem.

As aplicações incluem peças de automóveis, tampas de mangueiras e tubulações de pressão que exigem alta resistência.

Com propriedades intermediárias a cinza e dúctil, o CGI contém estruturas vermiculares de grafite.condutividade térmica, e amortecimento das vibrações ideal para válvulas hidráulicas e blocos de cilindros.

O tratamento térmico de ferro fundido branco produz esta variante dúctil, onde o recozimento decompõe a cimentita em grafite.O ferro maleável desenvolve-o após a fundição.Mantém a castatividade, ao mesmo tempo em que supera a fragilidade e o baixo alongamento.

Existem três subtipos baseados no tratamento térmico:

• Ferro maleável Whiteheart:Descarburizado para propriedades semelhantes ao aço com fraturas brancas; excelente castrabilidade, resistência e soldabilidade.
• Ferro maleável Blackheart:Forma estruturas de ferrita e grafite para suavidade e alongamento superiores; nomeado por fraturas negras.
• Ferro maleável perlatico:Um tratamento térmico mais curto cria perlita (alternação de camadas de ferro α e cementita) para uma dureza e resistência à tração excepcionais.

Esta categoria abrange ferro fundido reforçado com níquel (Ni), molibdênio (Mo) ou elementos similares para melhorar as propriedades mecânicas.A liga de ferro fundido aparece em componentes de alta tensão como eixos de camas, tambores de freio e anéis de pistão.

O elevado teor de carbono do ferro fundido reduz os pontos de fusão, facilitando as operações de fundição.permitindo a modificação do material através de tratamento térmico ou ligação, uma vantagem significativa.

Contudo, o elevado teor de carbono reduz tipicamente a resistência ao impacto e a dureza, limitando potencialmente os métodos de processamento.

Geralmente apresentando boa maquinariabilidade, o ferro fundido oferece menor resistência ao corte, geração de calor reduzida e manuseio de chips favorável em comparação com o aço / aço inoxidável.A escolha adequada das ferramentas continua a ser fundamental.

As estruturas de grafite fragmentam as fichas enquanto fornecem lubrificação, reduzindo a resistência de corte.A dureza inerente do ferro fundido exige inserções de ângulo negativo com ângulos de clareamento pequenos para evitar as aspersões das bordasMateriais de ferramentas de alta dureza são essenciais.

A excelente ejeção de chips e a geração mínima de calor normalmente permitem a usinagem a seco.Ajustar as condições de corte de acordo com o tipo de material, enquanto as máquinas de ferro cinza facilmente, a dureza do ferro dúctil promove bordas acumuladas, e a dureza extrema do ferro branco desafia a usinagem.

Em comparação com o aço, o alto teor de carbono do ferro fundido complica a soldagem, causando fragilidade (através da formação de cimentito induzida por resfriamento rápido) e porosidade (da combustão do grafite).A solda bem sucedida requer pré-aquecimento, elétrodos especializados e modificações técnicas.

Apesar da percepção de que é frágil, o ferro fundido oferece uma dureza excepcional, resistência ao desgaste e amortecimento de vibrações.Os seus diversos tipos exigem ferramentas e condições adequadasTodas as variedades compartilham características duras e frágeis, o que impõe medidas contra a fragmentação da ferramenta/peça de trabalho e a degradação do equipamento devido à poeira.O processo de usinagem de ferro fundido requer uma compreensão das propriedades de cada tipo e a seleção de ferramentas adequadas em conformidade.