Embora ligas ferrosas com mais de 2,14% em peso de C sejam designadas como ferros fundidos, os ferros fundidos comercialmente contêm cerca de 3,0-4,5% de C junto com algumas adições de liga. Ligas com esse teor de carbono fundem em temperaturas mais baixas do que os aços, ou seja, são responsivas a fundição. Portanto, a fundição é a técnica de fabricação mais utilizada para essas ligas. Constituinte duro e quebradiço apresentado nessas ligas, a cementita é uma fase metaestável e pode se decompor facilmente para formar α-ferrita e grafite. Desta forma, as desvantagens da fase frágil podem ser facilmente superadas. A tendência dos ferros fundidos para formar grafite é geralmente controlada pela sua composição e taxa de resfriamento.
Com base na forma de carbono presente, os ferros fundidos são categorizados como ferros fundidos cinzentos, brancos, nodulares e maleáveis.
Fig. Microestrutura para ferro fundido.
1) Ferro fundido cinzento:
Essas ligas consistem em carbono na forma de flocos de grafite, que são cercados por ferrita ou perlita. Devido à presença de grafite, a superfície fraturada dessas ligas parece acinzentada, e assim é o nome delas. A adição de Si (13% em peso) à liga é responsável pela decomposição da cementita e também pela alta fluidez. Assim, peças fundidas de formas complexas podem ser feitas facilmente. Devido aos flocos de grafite, os ferros fundidos cinzentos são fracos e quebradiços. No entanto, eles possuem boas propriedades de amortecimento e, portanto,
aplicações típicas incluem: estruturas de base, leito para máquinas pesadas, etc. elas também apresentam alta resistência ao desgaste.
2) Ferro fundido branco:
Quando o teor de Si é baixo (menos de 1%) em combinação com taxas de resfriamento mais rápidas, não resta tempo para a cementita se decompor, portanto, a maior parte da cementita frágil é retida. Devido à presença de cementita, a superfície fraturada parece branca, daí o nome. Eles são muito frágeis e extremamente difíceis de usinar. Portanto, seu uso é limitado a peças resistentes ao desgaste aplicações como rolos em laminadores. Normalmente, o ferro fundido branco é tratado termicamente para produzir ferro maleável.
3) Ferro fundido nodular (ou dúctil):
As adições de liga são de primordial importância na produção desses materiais. Pequenas adições de Mg/Ce ao fundido de ferro fundido cinzento antes da fundição podem resultar na formação de nódulos ou partículas esféricas de grafite. A matriz que envolve essas partículas pode ser ferrita ou perlita dependendo do tratamento térmico. Estes são mais fortes e dúcteis que os ferros fundidos cinzentos.
As aplicações típicas incluem: corpos de bombas, virabrequins, componentes automotivos, etc.
4) Ferro fundido maleável:
Estes se formaram após tratamento térmico do ferro fundido branco. Os tratamentos térmicos envolvem aquecer o material até 800-900 graus C e mantê-lo por longas horas, antes de resfriá-lo à temperatura ambiente. A incubação em alta temperatura faz com que a cementita se decomponha e forme ferrita e grafite. Assim, esses materiais são mais resistentes e com uma quantidade apreciável de ductilidade.
As aplicações típicas incluem: ferrovias, bielas, serviços marítimos e outros serviços pesados.
Fig. Microestrutura para ferro fundido.
