Ferro FundidoFerro Fundido

Alexandre DepolloAlexandre DepolloDevson NogueiraDevson NogueiraVinícius TorezaniVinícius Torezani

Wander PortoWander Porto

IntroduçãoIntrodução

O ferro é um dos elementos mais abundantes O ferro é um dos elementos mais abundantes do Universo do Universo

O ferro tem sido historicamente importanteO ferro tem sido historicamente importante O ferro, atualmente, é utilizado extensivamente O ferro, atualmente, é utilizado extensivamente

para a produção de açopara a produção de aço

DefiniçãoDefinição

É o termo genérico utilizado para as ligas Ferro-É o termo genérico utilizado para as ligas Ferro-Carbono nas quais o conteúdo de Carbono Carbono nas quais o conteúdo de Carbono excede o seu limite de solubilidade na Austenita excede o seu limite de solubilidade na Austenita na temperatura do eutéctico.  A maioria dos na temperatura do eutéctico.  A maioria dos ferros-fundidos contém no mínimo 2% de ferros-fundidos contém no mínimo 2% de carbono, mais silício (entre 1 e 3%) e enxofre, carbono, mais silício (entre 1 e 3%) e enxofre, podendo ou não haver outros elementos de liga. podendo ou não haver outros elementos de liga.

Características principaisCaracterísticas principais

É um metal maleável, tenaz, de coloração cinza É um metal maleável, tenaz, de coloração cinza prateado apresentando propriedades prateado apresentando propriedades magnéticas; é ferromagnético a temperatura magnéticas; é ferromagnético a temperatura ambiente, assim como o Níquel e o Cobalto.ambiente, assim como o Níquel e o Cobalto.

É encontrado na natureza fazendo parte da É encontrado na natureza fazendo parte da composição de diversos minerais, entre eles composição de diversos minerais, entre eles muitos óxidos muitos óxidos

Abundância e obtençãoAbundância e obtenção

O ferro é encontrado em numerosos minerais, O ferro é encontrado em numerosos minerais, destacando-se:destacando-se:

A hematita (Fe2O3), a magnetita (Fe3O4), a limonita A hematita (Fe2O3), a magnetita (Fe3O4), a limonita (FeO(OH)), a siderita (FeCO3), a pirita (FeS2) e a (FeO(OH)), a siderita (FeCO3), a pirita (FeS2) e a ilmenita (FeTiO3). Pode-se obter o ferro a partir dos ilmenita (FeTiO3). Pode-se obter o ferro a partir dos óxidos com maior ou menor teor de impurezas. óxidos com maior ou menor teor de impurezas. Muitos dos minerais de ferro são óxidos.Muitos dos minerais de ferro são óxidos.

A redução dos óxidos para a obtenção do ferro é A redução dos óxidos para a obtenção do ferro é efetuada em fornos denominados efetuada em fornos denominados alto fornoalto forno ou ou forno forno altoalto. Nele são adicionados os minerais de ferro, em . Nele são adicionados os minerais de ferro, em presença de coque, e carbonato de cálcio, CaCO3, presença de coque, e carbonato de cálcio, CaCO3, que atua como escorificante.que atua como escorificante.

Maiores Produtores de Minério de FerroMaiores Produtores de Minério de Ferro

CANADÁ35,9

VENEZUELA17,4

MAURITÂNIA11,4

SUÉCIA - 20,6

BRASIL193,3

AUSTRÁLIA176,3

ÁFRICA DO SUL33,7

Fonte: UNCTAD, Maio/2001

ÍNDIA75,0

EUA63,0

Ex-URSS157,0

CHINA96,1MÉXICO

12,7

CHILE8,0

PERU4,1

TOTAL: 938 MtTOTAL: 938 Mt

Mt

SÃO PAULOAços Villares - PindamonhangabaAços Villares - Mogi das CruzesBelgo-Mineira - PiracicabaCosipaGerdau - São Paulo (2005)Villares Metals

CEARÁGerdau - Cearense

PERNAMBUCOGerdau - Açonorte

BAHIAGerdau - Usiba

RIO DE JANEIROBarra MansaCSNGerdau - CosiguaGerdau - Aços Especiais Rio (2007)

PARANÁGerdau - Guaíra

RIO GRANDE DO SULGerdau - PiratiniGerdau - Riograndense

MINAS GERAISAcesitaGerdau Açominas - Ouro BrancoBelgo-Mineira - MonlevadeBelgo-Mineira - Juiz de ForaGerdau - Barão de CocaisGerdau - DivinópolisUsiminasV&M do Brasil

ESPÍRITO SANTOBelgo-Mineira - Grande VitóriaCST

Fonte: IBS

Siderúrgicas - Parque existenteSiderúrgicas - Parque existente

ClassificaçãoClassificação

CinzentoCinzentoDúctilDúctilMaleávelMaleávelGrafíticoGrafíticoBrancoBranco

TipoTipo CC SiSi MnMn PP SS

CinzentoCinzento 2,5 - 4,0 %2,5 - 4,0 % 1,0 – 3,0 %1,0 – 3,0 % 0,2 – 1,0 %0,2 – 1,0 % 0,002 – 1,0 %0,002 – 1,0 % 0,02 – 0,25 %0,02 – 0,25 %

GrafíticoGrafítico 2,5 - 4,0 %2,5 - 4,0 % 1,0 – 3,0 %1,0 – 3,0 % 0,2 – 1,0 %0,2 – 1,0 % 0,01 – 0,1 %0,01 – 0,1 % 0,01 – 0,03 %0,01 – 0,03 %

DúctilDúctil 3,0 – 4,0 %3,0 – 4,0 % 1,8 – 2,8 %1,8 – 2,8 % 0,1 – 1,0 %0,1 – 1,0 % 0,01 – 0,1 %0,01 – 0,1 % 0,01 – 0,03 %0,01 – 0,03 %

BrancoBranco 1,8 – 3,6 %1,8 – 3,6 % 0,5 – 1,9 %0,5 – 1,9 % 0,25 – 0,8 %0,25 – 0,8 % 0,06 – 0,2 %0,06 – 0,2 % 0,06 – 0,2 %0,06 – 0,2 %

MaleávelMaleável 2,2 – 2,9%2,2 – 2,9% 0,9 – 1,9 %0,9 – 1,9 % 0,15 – 1,2 %0,15 – 1,2 % 0,02 – 0,2 %0,02 – 0,2 % 0,02 – 0,2 %0,02 – 0,2 %

Composição do Ferro FundidoComposição do Ferro Fundido

Ferro Fundido CinzentoFerro Fundido Cinzento

Material frágil e quebradiço Material frágil e quebradiço Não serve muito bem a aplicações que Não serve muito bem a aplicações que

requeiram elevada resistência à tração requeiram elevada resistência à tração Sua resistência e ductilidade são maiores sob Sua resistência e ductilidade são maiores sob

compressão, além de terem excelentes compressão, além de terem excelentes capacidades de amortecimento de vibrações e capacidades de amortecimento de vibrações e elevada resistência ao desgaste mecânico São elevada resistência ao desgaste mecânico São aplicados como componente estrutural de aplicados como componente estrutural de máquinas e equipamentos pesados sujeitos à máquinas e equipamentos pesados sujeitos à vibração, peças fundidas de vários tipos que não vibração, peças fundidas de vários tipos que não necessitam de elevada resistência mecânica necessitam de elevada resistência mecânica

São usados em pequenos blocos cilíndricos, São usados em pequenos blocos cilíndricos, pistões, cilindros, discos de embreagem e peças pistões, cilindros, discos de embreagem e peças fundidas de motores a diesel.fundidas de motores a diesel.

Ferro Fundido DúctilFerro Fundido Dúctil

Maior resistência mecânica e ductilidade Maior resistência mecânica e ductilidade ao material, aproximando suas ao material, aproximando suas características das do aço características das do aço

Suas aplicações incluem válvulas carcaça Suas aplicações incluem válvulas carcaça de bombas, virabrequins, engrenagens, de bombas, virabrequins, engrenagens, pinhões, cilindros e outros componentes pinhões, cilindros e outros componentes de máquinas e automóveis de máquinas e automóveis

Ferro Fundido BrancoFerro Fundido Branco

Extremamente duro e frágil, chegando a ser Extremamente duro e frágil, chegando a ser inadequado para a usinagem em alguns inadequado para a usinagem em alguns momentos momentos

Sua aplicação é restrita aos casos em que Sua aplicação é restrita aos casos em que dureza elevada e resistência ao desgaste são dureza elevada e resistência ao desgaste são necessárias, como nos cilindros de laminação necessárias, como nos cilindros de laminação

Geralmente, é utilizado como um processo Geralmente, é utilizado como um processo intermediário na produção do ferro fundido intermediário na produção do ferro fundido maleável. maleável.

Ferro Fundido MaleávelFerro Fundido Maleável Produto da transformação do ferro fundido Produto da transformação do ferro fundido

branco após tratamento térmico em temperatura branco após tratamento térmico em temperatura e atmosfera adequada e atmosfera adequada

Apresenta características de elevada resistência Apresenta características de elevada resistência mecânica e consideráveis ductilidade e mecânica e consideráveis ductilidade e maleabilidade maleabilidade

É aplicável tanto em temperaturas normais É aplicável tanto em temperaturas normais quanto mais elevadas. Flanges, conexões para quanto mais elevadas. Flanges, conexões para tubos, peças para válvulas ferroviárias e navais, tubos, peças para válvulas ferroviárias e navais, e outras peças para indústria pesada são e outras peças para indústria pesada são algumas das aplicações típicas do ferro fundido algumas das aplicações típicas do ferro fundido maleável maleável

Ferro Fundido GrafíticoFerro Fundido Grafítico Suas propriedades variam entre as do ferro fundido Suas propriedades variam entre as do ferro fundido

cinzento e as do dúctil cinzento e as do dúctil Em comparação com os ferros fundidos cinzentos, Em comparação com os ferros fundidos cinzentos,

os grafíticos compactos possuem maior resistência os grafíticos compactos possuem maior resistência mecânica, maiores ductilidade e tenacidade e menor mecânica, maiores ductilidade e tenacidade e menor oxidação a temperaturas elevadas oxidação a temperaturas elevadas

Já na comparação com os ferros fundidos dúcteis, Já na comparação com os ferros fundidos dúcteis, possuem menor coeficiente de expansão térmica, possuem menor coeficiente de expansão térmica, maior condutibilidade térmica, maior resistência ao maior condutibilidade térmica, maior resistência ao choque térmico, maior capacidade de choque térmico, maior capacidade de amortecimento, melhor fundibilidade e melhor amortecimento, melhor fundibilidade e melhor usinabilidade usinabilidade

Dentre as aplicações típicas, podem ser citadas: Dentre as aplicações típicas, podem ser citadas: base para grandes motores a diesel, cárteres, base para grandes motores a diesel, cárteres, alojamentos de caixas de engrenagens, alojamentos de caixas de engrenagens, alojamentos para turboalimentadores, suportes alojamentos para turboalimentadores, suportes de rolamentos, rodas dentadas para correntes de rolamentos, rodas dentadas para correntes articuladas, engrenagens excêntricas, moldes articuladas, engrenagens excêntricas, moldes para lingotes, coletores de descarga de motores para lingotes, coletores de descarga de motores e discos de freio e discos de freio