Introdução às peças fundidas de ferro fundido

A descoberta do valor do ferro levou à chamada Idade do Ferro, devido ao domínio deste material em aplicações sociais e militares. Haverá outro marco para os metais - a revolução industrial mudou a forma como os metais eram produzidos e transformados em produtos, incluindo o ferro.

Ferro fundido

O ferro fundido é produzido pela fundição de ferro e ligas de carbono que possuem um teor de carbono superior a 2%. Após a fusão, o metal é derramado no molde. A principal diferença na produção entre ferro forjado e ferro fundido é que o ferro fundido não é processado com martelos e ferramentas. Também existem diferenças na composição - o ferro fundido contém 2 a 4% de carbono e outras ligas e 1 a 3% de silício, o que melhora as propriedades de fundição do metal fundido. Também pode haver pequenas quantidades de manganês e algumas impurezas, como enxofre e fósforo. As diferenças entre o ferro forjado e o ferro fundido também podem ser encontradas nos detalhes da estrutura química e nas propriedades físicas.

Embora tanto o aço quanto o ferro fundido contenham traços de carbono e pareçam semelhantes, existem diferenças significativas entre os dois metais. O aço contém menos de 2% de carbono, o que permite que o produto final se solidifique em uma única estrutura microcristalina. O maior teor de carbono do ferro fundido significa que ele se solidifica como uma liga heterogênea e, portanto, possui mais de uma estrutura microcristalina presente no material.

Esta combinação de alto teor de carbono e a presença de silício confere ao ferro fundido uma excelente capacidade de fundição. Vários tipos de ferro fundido são produzidos usando várias técnicas de tratamento e processamento térmico, incluindo grafite cinza, branca, maleável, dúctil e compacta.

Ponte de ferro fundido

Os detalhes de construção em ferro fundido são feitos fundindo o metal e despejando-o em um molde.

ferro cinza

O ferro fundido cinzento é caracterizado pela forma escamosa das partículas de grafite no metal. Quando o metal é fraturado, a fratura ocorre ao longo dos flocos de grafite, dando uma coloração cinza à superfície do metal fraturado. O nome ferro cinzento vem dessa característica.

É possível controlar o tamanho e a estrutura da matriz de flocos de grafite durante a produção ajustando a taxa de resfriamento e a composição. O ferro fundido cinzento não é tão dúctil quanto outras formas de ferro fundido e sua resistência à tração também é menor. No entanto, é um melhor condutor de calor e tem um maior nível de amortecimento de vibrações. Tem uma capacidade de amortecimento de 20 a 25 vezes a do aço e é superior a todos os outros ferros fundidos. O ferro fundido cinzento também é mais fácil de usinar do que outros ferros fundidos, e sua resistência ao desgaste o torna um dos produtos de ferro fundido com maior volume.

Nossos produtos hardscape são feitos de ferro fundido cinzento. O amortecimento de vibrações e a resistência ao desgaste são propriedades que o tornam um material adequado para muitas aplicações de rua. O ferro fundido cinzento bruto também produz uma pátina que o protege da corrosão prejudicial, mesmo na parte externa.

Ferro branco

Com o teor de carbono apropriado e alta taxa de resfriamento, os átomos de carbono se combinam com o ferro para formar carboneto de ferro. Isso significa que há pouca ou nenhuma partícula de grafite livre no material solidificado. Quando o ferro branco é cortado, a superfície rachada aparece branca devido à falta de grafite. A estrutura microcristalina da cementita é dura e quebradiça com alta resistência à compressão e boa resistência à abrasão. Em algumas aplicações especializadas, é desejável que haja ferro branco na superfície do produto. Isso pode ser conseguido usando um bom condutor de calor para fazer as peças do molde. Isso removerá rapidamente o calor do metal fundido dessa área específica, enquanto o restante da fundição esfriará mais lentamente.

Um dos tipos mais populares de ferro branco é o Ni-Hard Iron. A adição de ligas de cromo e níquel confere a este produto excelente desempenho em aplicações de abrasão por deslizamento de baixo impacto.

O ferro branco e o ni-ferro duro se enquadram na classificação de ligas ASTM A532; "Especificação padrão para ferro fundido resistente à abrasão".

Ferro fundido

O ferro fundido branco pode ser processado em ferro fundido maleável por um processo de tratamento térmico. Um extenso programa de aquecimento e resfriamento decompõe as partículas de carboneto de ferro, liberando partículas de grafite livres em ferro. Devido às diferentes taxas de resfriamento e adição de ligas, obtém-se ferro dúctil com estrutura microcristalina.

Ferro dúctil (ferro dúctil)

O ferro dúctil, ou ferro dúctil, obtém suas propriedades especiais pela adição de magnésio à liga. A presença de magnésio faz com que o grafite forme uma forma esférica em oposição aos flocos de ferro cinzento. O controle de composição é muito importante no processo de produção. Pequenas quantidades de impurezas, como enxofre e oxigênio, reagem com o magnésio, afetando a forma das partículas de grafite. Diferentes graus de ferro dúctil são feitos manipulando a estrutura microcristalina em torno de uma esfera de grafite. Isso é alcançado pelo processo de fundição ou pelo tratamento térmico como a próxima etapa de processamento.

Como o ferro dúctil se deforma com o impacto em vez de se quebrar em pedaços, usamos esse material para fazer nossos postes de ferro fundido. O perfil de impacto do ferro nodular o torna um bom ferro fundido para cabeços próximos ao tráfego.

Ferro fundido com grafite compacto

O ferro de grafite compacto tem uma estrutura de grafite e propriedades relacionadas que são uma mistura de ferro cinza e branco. A estrutura microcristalina é formada em torno de flocos de grafite rombudos que estão ligados uns aos outros. Uma liga, como o titânio, serve para inibir a formação de grafite esferoidal. O ferro fundido de grafite compacto tem maior resistência à tração e melhor ductilidade em comparação com o ferro fundido cinzento. A estrutura e as propriedades microcristalinas podem ser ajustadas por tratamento térmico ou adição de outras ligas.

PROPRIEDADES MECÂNICAS DO FERRO FUNDIDO

As propriedades mecânicas de um material indicam como ele reage sob certas condições, o que ajuda a determinar sua adequação para diferentes aplicações. As especificações são definidas por organizações como a American Society for Testing and Materials (ASTM) para que os usuários possam comprar materiais com a confiança de que atendem aos requisitos de sua aplicação. Esta é a especificação de ferro fundido cinzento mais comumente usada é ASTM A48.

Para qualificar os fundidos de acordo com suas especificações, a forma padrão é fundir uma barra de teste junto com os fundidos técnicos. Os testes ASTM são então aplicados a esta haste de teste e os resultados são usados ​​para qualificar todo o lote de peças fundidas.

As especificações também são importantes ao soldar peças de ferro fundido juntas. A solda deve atender ou exceder as propriedades mecânicas do material a ser soldado, caso contrário, podem ocorrer trincas e danos.

Soldagem de ferro fundido

Ao soldar, é extremamente importante que a solda atenda ou exceda as propriedades mecânicas do material para evitar trincas e falhas.

Algumas propriedades mecânicas comuns do ferro fundido incluem:

● Dureza - resistência do material à abrasão e à indentação

● Resistência - capacidade do material de absorver energia

● Ductilidade - capacidade do material de se deformar sem fratura

● Elasticidade – a capacidade do material de retornar às suas dimensões originais após ter sido deformado

● Maleabilidade - a capacidade do material de se deformar sob compressão sem se romper

● Resistência à tração - a maior tensão longitudinal que um material pode suportar sem rasgar

● Resistência à fadiga - a maior tensão que um material pode suportar por um determinado número de ciclos sem quebrar