Descubra o Ferro Fundido Branco: Propriedades, Usos e Benefícios

O ferro fundido é uma liga de ferro com 2% a 4% em peso de carbono, 1% a 3% em peso de silício e quantidades menores de componentes menores. Em contraste, o aço tem menor teor de carbono e menor teor de silício de até 2% em peso. Ao ligar com quantidades limitadas de manganês, molibdênio, cério, níquel, cobre, vanádio e titânio antes de ser fundido, o ferro fundido também pode ser ainda mais otimizado. É conhecido como ferro fundido branco ou ferro fundido cinzento com base no teor de silício do ferro fundido e pode ser processado sob temperaturas específicas para criar ferro fundido maleável ou dúctil.

Propriedades Gerais do Ferro Fundido Branco

O ferro fundido é fortemente favorecido por sua capacidade de ser facilmente fundido em formas complexas quando fundido e por seu baixo custo. Além disso, suas propriedades podem ser facilmente alteradas ajustando a composição e a taxa de resfriamento sem mudanças significativas nos processos de fabricação. Suas outras principais vantagens sobre o aço fundido são usinagem rápida, amortecimento de vibração, resistência à compressão, resistência ao desgaste e resistência à corrosão. A resistência à corrosão do ferro fundido é fortalecida pela adição de elementos menores como silício, níquel, cromo, molibdênio e cobre.

Formas de Ferro Fundido e Suas Aplicações

O ferro fundido pode ser classificado como ferro fundido cinzento, ferro fundido branco, ferro fundido maleável e ferro fundido dúctil dependendo de sua composição. O ferro fundido cinzento tem uma cor de fratura cinzento-escuro devido a uma microestrutura grafítica, ferro fundido cinzento, ou ferro cinzento. A presença de flocos de grafite é devida à inclusão de silício, que, em oposição ao carboneto de ferro, ajuda a estabilizar o carbono na forma de grafite. Tipicamente, o ferro fundido cinzento tem uma composição de 2,5% a 4,0% em peso de carbono e 1,0% a 3,0% em peso de silício.

Aplicações do Ferro Fundido Cinzento

A cor mais comum do ferro fundido é cinzento. É usado em aplicações como blocos de cilindros de motores de combustão interna, volantes, caixas de câmbio, coletores, rotores de freio a disco e utensílios de cozinha, onde sua alta rigidez, usinabilidade, amortecimento de atrito, alta potência térmica e alta condutividade térmica são benéficas. O padrão ASTM International A48 é uma classificação amplamente usada para ferro fundido cinzento. O ferro fundido cinzento é classificado de acordo com sua resistência à tração sob este esquema, com ferro fundido cinzento categoria 20, por exemplo, tendo uma resistência à tração mínima de 20.000 psi (140 MPa).

Ferro Fundido Branco

Devido à presença de carboneto de ferro, ou cementita Fe3C, o ferro fundido branco tem uma cor de fratura branca. Em contraste com a grafite, a presença de carbono nesta forma é o resultado de um menor teor de silício em relação ao ferro fundido cinzento. Geralmente, o ferro fundido branco inclui 1,8% a 3,6% em peso de carbono, 0,5% a 1,9% em peso de silício e 1,0% a 2,0% em peso de manganês. Ferros fundidos brancos são altamente resistentes ao desgaste e frágeis. Como consequência de sua microestrutura contendo massivos fragmentos de carboneto de ferro, eles mostram alta dureza e não são facilmente usinados.

Aplicações do Ferro Fundido Branco

Em seções resistentes à abrasão onde a fragilidade é de importância limitada, como revestimentos de carcaça, bombas de lama, moinhos de bolas, barras de elevação, bicos de extrusão, misturadores de cimento, conexões de tubos, flanges, britadores e impulsores de bombas, o ferro fundido branco é usado. Ferro branco de alto cromo, ASTM A532, é um grau típico de ferro branco. Este inclui níquel e cromo para aplicações de forte abrasão com baixo impacto.

Ferro Fundido Maleável

Através de um tratamento térmico de recozimento lento do ferro fundido branco, ferros fundidos maleáveis são formados. Isso resulta na conversão de carbono em grafite na forma de carboneto de ferro em ferro branco, com ferrita ou perlita compondo a matriz restante. Na forma de formas circulares ou nodulares, a grafite está presente. Forte maleabilidade e boa ductilidade são demonstradas pelo ferro fundido maleável. Ele exibe forte durabilidade a rachaduras em baixas temperaturas devido ao teor de silício reduzido em relação a outros ferros fundidos.

Aplicações do Ferro Fundido Maleável

O ferro fundido maleável é usado para acessórios elétricos e máquinas, ferramentas manuais, conexões de tubos, arruelas, suportes, equipamentos agrícolas, ferragens de construção e peças de máquinas, devido à sua alta resistência à tração e ductilidade. A ASTM A47 é uma classificação comum para ferro fundido maleável.

Ferro Fundido Dúctil

A existência de grafite na forma de nódulos esféricos, como no ferro fundido maleável, é caracterizada pelo ferro fundido dúctil, também conhecido como ferro fundido nodular e ferro fundido de grafite esferoidal. Ao contrário do ferro fundido maleável, o ferro fundido dúctil é formado por composição química particular, não por tratamento térmico de ferro branco. 3,2% a 3,6% em peso de carbono, 2,2% a 2,8% em peso de silício e 0,1% a 0,22% em peso de manganês, bem como concentrações mais baixas de magnésio, arsênico, cobre e enxofre, a estrutura esférica das inclusões de grafite é responsável pela existência de manganês.

Implementações de Ferro Fundido Dúctil

Este aço é mais dúctil do que ferro fundido cinzento ou branco devido à sua microestrutura. É usado como conduto de ferro dúctil para infraestrutura de água e saneamento para este propósito. Também é capaz de suportar ciclagem térmica e também é usado em engrenagens e módulos de suspensão para automóveis, freios e válvulas, bombas e peças hidráulicas, e carcaças de turbinas eólicas. ASTM A536 é geralmente conhecido como ferro fundido dúctil.

Armazenamento e Produção de Ferro Fundido Branco

O ferro deve ser removido do minério de ferro para fabricar ferro fundido. Em um alto-forno, o minério é fundido onde se separa em ferro gusa e escória. O forno é aquecido em uma atmosfera de oxigênio a cerca de 1800 graus Celsius e a escória produzida sobe à superfície e pode ser removida. O ferro gusa fundido produz carbono de cerca de 3% a 5% em peso. Então o ferro, carvão, coque e calcário são misturados com este. O teor de carbono é reduzido até que as impurezas sejam separadas seletivamente deste ferro. Para transformar o teor de carbono em grafite ou cementita, silício pode ser adicionado neste estágio. Depois disso, o ferro é fundido em diferentes formas e este é o ferro fundido branco.