ES242

• Eduardo Harada Panadés 043102• Guilherme Andrigueti 043875• Leonardo Gimenes 044627• Luis Abner Silva Espinoza 044851

MATERIAIS FERROSOS

Consistem em ligas de ferro:

•Ferro fundido;

•Ferro Gusa;

•Aço;

•Magnetita, hematita;

•Cromita, ilemita;

•Ferro //.

Fique sabendo!

• O cobre por exemplo, pode ser usados no estado quimicamente quase puro. Entretanto, isso não ocorre com o ferro. No uso prático, está sempre ligado ao carbono e a outros elementos e, assim, no âmbito da ciência dos materiais e também na linguagem do dia-a-dia, a palavra "ferro" deve ser entendida como uma liga dos elementos químicos ferro, carbono e outros.

INTRODUÇÃO

• são os materiais mais utilizados pelo homem;

• custo relativamente baixo de produção;

• múltiplas propriedades físico-químicas;

• são fáceis de serem trabalhados;

• com eles é construída a maior parte de máquinas, ferramentas, assim como instalações que necessitam materiais de grande resistência.

Efeitos de alguns elementos de liga Alumínio (Al): desoxidante e agente de controle do crescimento dos grãos.Cobalto (Co): aumenta a dureza do aço sob altas temperaturas.Cobre (Cu): melhora a resistência à corrosão por agentes atmosféricosCromo (Cr): melhora a resistência à corrosão, aumenta a resistência à tração, melhora a facilidade de têmpera, aumenta a resistência à alta temperatura e ao desgaste.Fósforo (P): Torna o aço frágil, efeito que se acentua com o aumento do teor de carbono. Manganês (Mn): em média, para cada 1% de manganês, a resistência à tração aumenta 100 MPa. Para aços temperáveis, aumenta a dureza após o processo de têmpera.Molibdênio (Mo): melhora a resistência a altas temperaturas, a resistência ao desgaste e a dureza após a têmpera. Para aços inoxidáveis, melhora a resistência à corrosão.Silício (Si): é um agente desoxidante na produção do aço. Aumenta a resistência à corrosão e a resistência à tração mas prejudica a soldagem. O silício aumenta significativamente a resistividade elétrica do aço.Tungstênio (W): aumenta a resistência à tração em altas temperaturas. Forma carbonetos bastante duros e é usado em aços para ferramentas (aços rápidos).Vanádio (V): refina a estrutura do aço, impedindo o crescimento dos grãos. Forma carbonetos duros e estáveis e é usado em aços para ferramentas para aumentar a capacidade de corte e dureza em altas temperaturas.

Variedades alotrópicas

• ferro delta (Fe ): apresenta estrutura cúbica de corpo centrado (1390-1540ºC).

• ferro gama (Fe ): apresenta estrutura cúbica de face centrada (912-1390°C).

• ferro alfa (Fe ): apresenta estrutura cúbica de corpo centrado ( até 912°C).

Austenita: é a solução sólida do carbono em ferro gama.Ferrita: é a solução sólida do carbono em ferro alfa.Cementita: o carboneto de ferro (Fe3C).Grafita: a variedade alotrópica do carbono (estrutura cristalina hexagonal).

Ferros Fundidos

• Liga de ferro e carbono com teor deste último acima de 2,11%. Entretanto, um teor considerável de silício está quase sempre presente e, por isso, alguns autores consideram o ferro fundido como uma liga de ferro, carbono e silício;

• Em geral de reduzida ductibilidade e maleabilidade, utilizada na fabricação de peças moldadas e tubos.

• Em algumas ocasiões são mais apropriados do que o aço. Exemplo: estruturas e elementos deslizantes de máquinas são construídos quase sempre em ferro fundido, devido à maior capacidade de amortecer vibrações, melhor estabilidade dimensional e menor resistência ao deslizamento, em razão do poder lubrificante do carbono livre em forma de grafita.

Classificação

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 %

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%

Grafítico compacto

É frágil e quebradiço devido a sua microestrutura, não servindo muito bem a aplicações que requeiram elevada resistência à tração. Possui 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.

Cinzento

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.

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.

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.

Grafítico compacto: suas propriedades variam entre as do ferro fundido

cinzento e as do dúctil.

Aço• Denominação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de

carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produção e podendo conter outros elementos de liga propositalmente adicionados. Se o aço não contém estes últimos, é chamado especificamente de aço-carbono. Do contrário, aço-liga.

• O aço é o mais antigo material reciclado que se tem notícias;• Existe uma ampla classificação dos aços de acordo com o teor de

carbono e dos elementos de liga que possuem. Aços-carbono de uso geral : SAE 10xxAços de fácil usinagem, com enxofre: SAE 11xx

(xx) indica o teor de carbono em 0,01%. Exemplo: um aço SAE 1020 tem 0,20 % de carbono

Aplicações do Aço

Aço Inoxidável • São os aços que têm resistência à corrosão superior à dos

aços comuns. Não são inertes em todos os meios, mas não são atacados por muitos deles ou são atacados de forma significativamente mais lenta do que os aços comuns.

• Cromo é o elemento mais importante para aumentar a resistência à corrosão do aço. Ligado ao mesmo, com ou sem outros elementos (como níquel, o segundo mais importante), forma tipos com uma variedade de propriedades e características: Aços inoxidáveis austeníticos Aços inoxidáveis martensíticosAços inoxidáveis ferríticos

• Aços inoxidáveis austeníticos (Ni + Cr): não magnéticos, não temperáveis, a dureza aumenta significativamente com a deformação a frio. São provavelmente os mais usados.

• Aços inoxidáveis martensíticos (11-18% Cr): São magnéticos e podem ser endurecidos por têmpera.

• Aços inoxidáveis ferríticos : Em relação aos martensíticos, o teor de cromo é em geral maior e o de carbono, menor. Isso faz as estruturas sempre ferríticas e, portanto, não são endurecidos por têmpera.

Onde encontramos esse material

Referências

• http://www.tabelaperiodica.hpg.ig.com.br/fe.htm

• http://myspace.eng.br/ndx_ciemat0.asp

• CALISTER JR, William D. – Ciência e Engenharia de Materias: uma introdução. Ed. LTC – Quinta Edição.

• http://www.infomet.com.br/h_ferros_fundidos.php