

Ferro Dúctil
Um termo geral para ligas compostas principalmente de ferro, carbono e silício. Nessas ligas, o teor de carbono excede a quantidade que pode ser retida na solução sólida de austenita na temperatura eutética. Ferro fundido é um termo geral para ligas compostas principalmente de ferro, carbono e silício. Nessas ligas, o teor de carbono excede a quantidade que pode ser retida na solução sólida de austenita na temperatura eutética.
Liga ferro-carbono com teor de carbono de 2% ou mais. O ferro fundido industrial geralmente contém de 2% a 4% de carbono. No ferro fundido, o carbono existe principalmente na forma de grafite e, às vezes, na forma de cementita. Além do carbono, o ferro fundido também contém de 1% a 3% de silício, bem como elementos como manganês, fósforo e enxofre. O ferro fundido ligado também contém elementos como níquel, cromo, molibdênio, alumínio, cobre, boro e vanádio. Carbono e silício são os principais elementos que afetam a microestrutura e as propriedades do ferro fundido. O ferro fundido pode ser dividido em: ① Ferro fundido cinzento. Possui um teor de carbono relativamente alto (2,7% a 4,0%), e o carbono existe principalmente na forma de grafite lamelar. A superfície de fratura é cinzenta e é abreviada como ferro cinzento. Possui baixo ponto de fusão (1145~1250℃), pequena retração de solidificação, resistência à compressão e dureza próximas ao aço carbono, e boa capacidade de amortecimento. Usado para fabricar componentes estruturais como bases de máquinas-ferramenta, cilindros e carcaças. ② Ferro fundido branco. Possui menor teor de carbono e silício, e o carbono existe principalmente na forma de cementita. A superfície de fratura é branco-prateada. Possui grande retração de solidificação e é propenso a cavidades de retração e trincas. Possui alta dureza e grande fragilidade e não suporta cargas de impacto. Usado principalmente como tarugos para ferro fundido maleável e para fabricar peças resistentes ao desgaste. ③ Ferro fundido maleável. Obtido por recozimento de ferro fundido branco, o grafite é distribuído em forma nodular, abreviado como ferro nodular. Sua microestrutura e propriedades são uniformes, é resistente ao desgaste e possui boa plasticidade e tenacidade. Usado para fabricar peças de formas complexas que podem suportar fortes cargas dinâmicas. ④ Ferro fundido dúctil (ferro fundido nodular). Obtido por esferoidização do ferro fundido líquido de ferro fundido cinzento, o grafite precipitado está em forma esférica, abreviado como ferro nodular. Comparado com o ferro fundido cinzento comum, possui maiorforça、boa tenacidade e plasticidade. Usado para fabricar motores de combustão interna, peças automotivas e máquinas agrícolas, etc. ⑤ Ferro fundido com grafite vermicular. Obtido tratando ferro fundido de ferro fundido cinzento com um agente nodularizante, o grafite precipitado tem forma de verme. Suas propriedades mecânicas são semelhantes às do ferro fundido nodular, e suas propriedades de fundição estão entre as do ferro fundido cinzento e do ferro fundido nodular. Usado para fabricar peças automotivas. ⑥ Ferro fundido ligado. Obtido adicionando quantidades apropriadas de elementos de liga (como silício, manganês, fósforo, níquel, cromo, molibdênio, cobre, alumínio, boro, vanádio, estanho, etc.) ao ferro fundido comum. Os elementos de liga alteram a estrutura da matriz do ferro fundido, conferindo assim propriedades correspondentes como resistência ao calor, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência a baixas temperaturas ou não magnetismo. Usado para fabricar peças para mineração, máquinas químicas e instrumentos, medidores, etc.
Classificação do Ferro Fundido
Método de Classificação Nome da Classificação Descrição
1. Classificado pela cor da fratura (1) Ferro fundido cinzento Neste ferro fundido, a maior parte ou todo o carbono existe na forma de grafite lamelar livre. Sua superfície de fratura é cinza escura, possui certas propriedades mecânicas e boa usinabilidade. É amplamente utilizado na indústria.
(2) Ferro fundido branco Ferro fundido branco é uma liga ferro-carbono que não possui grafite em sua estrutura ou possui muito pouco. Sua superfície de fratura é branca e brilhante, é duro e quebradiço, não pode ser usinado por corte e é raramente usado diretamente na indústria para fabricar peças mecânicas. Devido à sua altíssima dureza superficial e resistência ao desgaste, também é chamado de ferro fundido branco temperado ou ferro fundido endurecido a frio
(3) Ferro Fundido Manchado O ferro fundido manchado é um tipo de ferro fundido entre o ferro fundido branco e o ferro fundido cinza. Sua superfície de fratura mostra um padrão manchado de pontos cinzas e brancos. Seu desempenho é ruim e é raramente usado.
2. Classificado por composição química (1) Ferro fundido comum Refere-se ao ferro fundido que não contém elementos de liga, como o cinzentoferro fundido、Ferro fundido maleável, ferro fundido dúctil, etc.
(2) Ferro fundido ligado é um tipo de ferro fundido formulado pela adição de alguns elementos de liga ao ferro fundido comum para melhorar certas propriedades especiais. Por exemplo, vários ferros fundidos de desempenho especial, como ferros fundidos resistentes à corrosão, ao calor e ao desgaste.
3. Classificado por método de produção e propriedades organizacionais (1) Ferro fundido cinzento comum Ver "Ferro fundido cinzento"
(2) Ferro Fundido Nodular Este é feito à base de ferro fundido cinzento através de um "tratamento de modificação" e também é chamado de ferro fundido modificado. Sua resistência, plasticidade e tenacidade são todas muito melhores do que as do ferro fundido cinzento comum, e sua estrutura também é mais uniforme. É usado principalmente para fabricar grandes peças fundidas com requisitos elevados de propriedades mecânicas e grandes variações nas dimensões da seção transversal.
(3) Ferro fundido maleável O ferro fundido maleável é feito de ferro fundido branco de uma certa composição através de recozimento de grafitação. Possui maior tenacidade que o ferro fundido cinzento e também é chamado de ferro fundido dúctil. Não pode ser forjado e é frequentemente usado para fabricar peças fundidas que suportam cargas de impacto.
(4) Ferro fundido nodular é abreviado como ferro fundido nodular. É obtido pela adição de uma certa quantidade de agente esferoidizante e agente grafinizante ao ferro fundido líquido antes da fundição para promover a cristalização de grafite esférico. Comparado ao aço, suas outras propriedades são semelhantes, exceto que sua plasticidade e tenacidade são ligeiramente inferiores. É um material excelente que combina as vantagens tanto do aço quanto do ferro fundido e é amplamente utilizado na engenharia mecânica.
(5) Ferro Fundido de Desempenho Especial Este é um tipo de ferro fundido com certas características. Dependendo do seu uso pretendido, pode ser dividido em ferro fundido resistente ao desgaste, ferro fundido resistente ao calor, ferro fundido resistente à corrosão, etc. A maioria destes são ferros fundidos de liga e são amplamente utilizados na fabricação mecânica.
Ferro Fundido - Processo de Tratamento Térmico
1. Recozimento para alívio de tensões
Devido à espessura desigual da parede da fundição, tensões térmicas e tensões estruturais serão geradas durante o aquecimento, resfriamento e transformação de fase. Além disso, as tensões internas também são propensas a permanecer em peças grandes após a usinagem. Todas essas tensões internas são eliminadas. A temperatura usual de aquecimento para recozimento de alívio de tensões é de 500-550°C, com um tempo de permanência de 2-8 horas, seguido por resfriamento em forno (para ferro fundido cinzento) ou resfriamento ao ar (para ferro fundido nodular). Este processo pode eliminar 90-95% das tensões internas na fundição, mas a microestrutura do ferro fundido não muda. Se a temperatura exceder 550°C ou o tempo de permanência for muito longo, causará grafitação, reduzindo a resistência e a dureza da fundição.
2. Recozimento de grafitização em alta temperatura para eliminar o ferro fundido branco
Durante o resfriamento de peças fundidas, o ferro branco é frequentemente formado na superfície e em seções finas. A estrutura do ferro branco é dura e quebradiça, tem baixa usinabilidade e é propensa a lascamento. Portanto, a recozimento (ou normalização) é usada para eliminar a estrutura do ferro branco. O processo de recozimento é o seguinte: aquecer a 550-950°C e manter por 2-5 horas, depois resfriar em forno até 500-550°C e, finalmente, resfriar ao ar fora do forno. Durante o período de manutenção em alta temperatura, a cementita primária e a cementita eutética se decompõem em grafite e ferrita. Durante o processo de resfriamento controlado subsequente, a cementita secundária e a cementita eutetoide também se decompõem, causando o processo de graphitização. Devido à decomposição da cementita, a dureza diminui, melhorando assim a usinabilidade.
3. Normalização de Ferro Fundido Nodular
O objetivo da normalização do ferro fundido é obter uma estrutura de matriz perlítica, refinar os grãos e homogeneizar a estrutura, a fim de melhorar as propriedades mecânicas da peça fundida. Às vezes, a normalização também é uma preparação para o têmpera superficial do ferro fundido. A normalização é dividida em normalização de alta temperatura e normalização de baixa temperatura. A temperatura de normalização de alta temperatura geralmente não excede 950~980℃, e a normalização de baixa temperatura é geralmente aquecida até o eutetoidetemperaturaA faixa é 820~860℃. Após a normalização, um tratamento para quatro pessoas ainda é geralmente necessário para eliminar as tensões internas geradas durante a normalização.
4. Têmpera e Revenimento de Ferro Fundido Nodular
Para melhorar as propriedades mecânicas do ferro fundido dúctil, as peças fundidas são geralmente aquecidas a 30-50°C acima de Afc1 (Afc1 representa a temperatura na qual a formação da fase A termina), mantidas na temperatura e, em seguida, resfriadas em óleo para obter uma estrutura martensítica. Para reduzir adequadamente a tensão residual após o resfriamento, o revenimento é geralmente realizado após o resfriamento. A estrutura revenida a baixa temperatura consiste em martensita revenida, bainita residual e nódulos de grafite. Essa estrutura possui boa resistência ao desgaste e é usada para peças que requerem alta resistência ao desgaste e alta resistência. A temperatura de revenimento a média temperatura é de 350-500°C. A estrutura após o revenimento consiste em sorbite revenido e nódulos de grafite, adequada para peças espessas que requerem boa resistência ao desgaste, certa estabilidade dimensional e elasticidade. Um grande número de talentos relevantes está concentrado na Rede de Talentos de Ferro e Aço. A temperatura de revenimento a alta temperatura é de 500-600°C. A estrutura após o revenimento consiste em perlita revenida e nódulos de grafite, possuindo uma boa combinação de tenacidade e resistência, e é, portanto, amplamente utilizada na produção.
5. Têmpera multifrequência de ferro fundido dúctil
Após o resfriamento isotérmico, o ferro fundido nodular pode atingir alta resistência, possuindo também boa plasticidade e tenacidade. A seleção das temperaturas de aquecimento para o resfriamento multi-temperatura considera principalmente garantir que a estrutura original seja completamente austenitizada, sem остатки de ferrita, ao mesmo tempo em que se evita o crescimento dos grãos de austenita. A temperatura de aquecimento é geralmente tomada como Afc1 + 30~50℃, e a temperatura de tratamento isotérmico é 0~350℃ para garantir a obtenção de uma estrutura de bainita inferior com propriedades mecânicas abrangentes. Para ferro fundido nodular de magnésio-alumínio com terras raras, após o resfriamento isotérmico, σb = 1200~1400MPa, αk = 3~3.6J/cm², e HRC = 47~51. No entanto, deve-se notar que um processo de revenimento deve ser adicionado após o resfriamento isotérmico.
6. Têmpera Superficial
Para melhorar a dureza superficial, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga de certas fundições, o endurecimento superficial pode ser empregado. Tanto as fundições de ferro fundido cinzento quanto as de ferro fundido nodular podem passar por endurecimento superficial. Geralmente, são utilizados o endurecimento superficial por aquecimento por indução de alta (média) frequência e o endurecimento superficial por contato elétrico.
7. Tratamento Térmico Químico
| UDDEHOLM | ASSAB | W.nr | AISI | JIS | Dureza de fábrica | Principais ingredientes | característica | Temperatura de têmpera ℃ | Dureza após a têmpera | usar | ||||||||||
| UHB | CONFORME ENTREGUE | C | Cr | Não | C | Mo | V | Co | CARACTERÍSTICAS | TEMP. DE AUSTENITIZAÇÃO。 | 200 | 300 | 400 | Máx. | APLICATIVO | |||||
| Aço Trabalhado a Frio | ARNE | DF-2 | 1.2510 | O1 | SKS3 | HB190 | 0,95 | 0,6 | - | 0,6 | - | 0,1 | Mn1.1 | Aço para moldes de microdeformação | 820 | 62 | 57 | 52 | - | Estamparia de Chapa Fina, Molde de Relevo para Joias |
| DF-3 | DF-3 | O1 | HB190 | 0,9 | 0,85 | - | 0,55 | - | - | Mn1.2 | O aço sinterizado é fácil de usinar e tem pouca deformação durante o tratamento térmico. | 820 | 62 | 58 | 52 | - | Processamento de corte e moldagem, matriz de gravação | |||
| RIGOR | XW-10 | 1.2363 | A2 | SKD12 | HB215 | 1 | 5.3 | - | - | 1.1 | 0,2 | - | Aço cromado temperado resfriado a ar, tenacidade, alta resistência ao desgaste, menor deformação durante o tratamento térmico | 940 | 61 | 58 | 57 | - | Matrizes de estampagem de formato complexo e produção de longa duração | |
| SVERKER-3 | XW-5 | 1.2436 | D6/D3 | SKD2 | HB240 | 2.05 | 12,5 | - | 1.3 | - | - | - | Aço de alto carbono e alto cromo, extremamente resistente ao desgaste, alta resistência à têmpera | 960 | 64 | 61 | 60 | - | Matrizes de Estampagem em Aço Inoxidável, Folha de Aço Silício, Matrizes de Repuxo | |
| SVERKER-21 | XW-41 | 1.2379 | D2 | SKD11 | HB210 | 1,55 | 11.8 | - | - | 0,8 | 0,8 | - | Aço cromo de alta tenacidade, boa resistência ao desgaste, alta resistência à compressão, pouca deformação durante o tratamento térmico | 1020 | 62 | 59 | 59 | - | Matrizes de laminação de rosca, matrizes de forjamento a frio | |
| ASSAB XW42 | XW-42 | D2 | HB210 | 1,42 | 11.2 | - | - | 0,8 | 0,2 | - | Aço cromo de alta tenacidade, boa resistência ao desgaste, alta resistência à compressão, pouca deformação durante o tratamento térmico | 1020 | 62 | 59 | 59 | - | Matrizes de laminação de rosca, matrizes de forjamento a frio | |||
| CARMO | 635H | - | HB240~270 | 0,6 | 4,5 | - | - | 0,5 | 0,2 | - | Alta resistência e tenacidade, boa temperabilidade, soldabilidade, pode ser temperado por chama até HRC55~60, profundidade da camada temperada atinge 5mm | |||||||||
Para fundidos que requerem resistência ao desgaste superficial, resistência à oxidação ou resistência à corrosão, processos de tratamento térmico químico semelhantes aos utilizados para aço podem ser empregados, como cloração branda a gás, cloração, boratação, sulfetação, etc.