Metalografia e Tratamento Termomecânico

...

A proporção de inoculante dissolvido é na ordem de 0,1%.

Esta adição tem pouca influência sobre a composição química, porém basta para modificar a estrutura. É um método usado como complementar a inoculação de panela.

Inoculação no Molde

Também chamado de pós inoculação.

Geralmente utilizam-se os meios de inoculação:

- Pedaços de inoculantes são colocados no canal de descida

- Inoculante em pastilha colocado em local especial no canal de distribuição

A eficácia do processo está associada a alguns fatores, como:

- Velocidade de enchimento do molde

- Temperatura do metal vazado (altas temperaturas promovem dissolução mais rápida do inoculante e as últimas partes do molde, que recebem o metal líquido não são corretamente inoculadas).

Quanto ao inoculante:

- A granulometria deve ser uniforme

- Não deve ser poroso, nem higroscópico e não deve desprender gases durante a reação com ferro líquido.

A taxa de inoculação varia conforme a eficiência do método. Em relação ao peso do metal pode variar de 0,05 à 0,7%.

A eficácia depende, sobretudo do tipo de inoculante usado. É interessante realizar ensaios prévios para se determinar a taxa de inoculação. (Ex: No tratamento do ferro cinzento hipoeutético é usado entre 0,3 a 0,6% de inoculante (na panela). Já para o tratamento em molde não deve exceder de 0,05 a 0,1%).

Defeitos Oriundos da Inoculação

Resultam geralmente de excesso de inoculante ou más condições de inoculação.

- Bolhas:

Para evitar: Reduzir o teor em umidade da areia

Inocular no molde

- Micro rechupes

Reduzir ao mínimo o tempo entre o tratamento e o vazamento no molde, a fim de reduzir a taxa de inoculação (inoculação no molde)

O ferro cinzento hipoeutético é mais difícil de alimentar quando a taxa de inoculação for bastante forte. A multiplicação excessiva do número de células eutéticas aumenta a pressão grafitica sobre as paredes do molde, dificultando a auto-alimentação e facilitando a formação de micro rechupes(expansão de gases).

- Inclusões de inoculantes ou de óxidos

Para o caso dos inoculantes, deve-se adequar o método de inoculação;

Para os óxidos deve-se dar preferência aos inoculantes com baixo teor em Al e Si.

Apostila 6026

Ferro Fundido Nodular

Solidificação

Sistema Fe-C apresenta 2 eutéticos provenientes da existência de 2 equilíbrios.

As temperaturas de equilíbrio destes eutéticos apresentam uma diferença de +/- 7 C.

Para os FoFo hipoeutéticos (2 a 4,3% C) a solidificação inicia-se com a formação de dendritas de austenita relativamente pobre em C, com o resfriamento o líquido torna-se mais rico em carbono e silício que são rejeitados à proporção que austenita cresce.

Após determinado superesfriamento abaixo da temperatura do eutético estável, começam a formar os nódulos de grafita no líquido residual saturado em Carbono e Silício.

São posteriormente encapsulados por um envólucro de grafita e austenita. O crescimento dessas células prossegue até que todo o calor latente de solidificação seja liberado, quando a reação se completa.

Ligas eutéticas a solidificação inicia-se após certo super esfriamento abaixo da temperatura do eutético, com a formação de nódulos de grafita em contato direto com o líquido. A grafita é posteriormente envolvida pela austenita formada na reação eutética, completando-se o processo após a liberação do calor latente de solidificação.

Ligas hipereutéticas diferem das anteriores. Nestas a grafita é a fase primária e precipita-se à partir do banho, sendo que a medida que a temperatura cai sua composição cada vez mais se aproxima da eutética.

Quanto aos nódulos pode-se dizer que os maiores são formados entre as temperaturas de liquidus hipereutética e a do hipoeutético os menores são provenientes da reação eutética.

Processos de Nodulização:

- Tundish cover (tampa intermediária)

- Sandwich

- In mold

Variáveis que afetam o número de nódulos de grafita:

Número nódulos/mm² ou grafita/unidade de área (vistos com aumento de 100x numa superfície polida)

Nódulos devem ser circulares ou forma próxima (Grau de esferoidização ou nodularidade que varia de 0 a 100%)

Geralmente o número de nódulos define a qualidade da peça fundida. Quanto maior o número (distribuída homogeniamente), melhor.

O aumento deste número está relacionado com melhor homogeinização da estrutura que decorre do aumento do espaço para distribuição das segregações(contornos celulares).

A adição de nodulizantes aumenta o número de nódulos, em função do maior resfriamento que este causa. Temos maiores células no ferro fundido de grafita esferioidal em relação ao lamelar. Ex: virabrequim do renault, ferro fundido cinzento.

O aumento dos nódulos de grafita facilita a incidência de ferrita. Quanto maior o número de núcleos de grafita, a difusão do carbono para os nódulos é facilitada, implicando no empobrecimento de carbono na matriz metálica. A grafita (olho de boi) rouba C da matriz metálica.

Isto não quer dizer que maior número de nódulos terá, necessariamente maior proporção de ferrita. Outras variáveis com a composição química podem alterar o processo.

...