21-Explique porque a composição do ferro fundido maleável é diferente das composições do ferro fundido cinzento e do ferro fundido nodular.

Passo 1

Beleza, a questão tá pedindo pra explicar por que a composição do ferro fundido maleável é diferente da composição do ferro fundido cinzento e do ferro fundido nodular. Isso é matéria de metalurgia, mais especificamente de ferros fundidos e suas microestruturas. Para resolver a gente vai precisar entender quais elementos químicos (C, Si, Mn, aditivos de grafitização etc.) compõem cada tipo de ferro, como esses elementos influenciam a formação de grafite ou cementita no resfriamento, e o que faz cada processo (solidificação, modificação, têmpera) mudar a microestrutura final.

Passo 2

Primeiro, vamos ver o ferro fundido cinzento.
  • Composição típica:
    • Carbono ©: 3,0 – 3,5 %
    • Silício (Si): 1,8 – 3,0 %
    • Manganês (Mn), fósforo § e enxofre (S) em pequenas quantidades.
  • Teoria aplicada: o silício é um elemento grafitizante. Quanto mais Si, maior a tendência de o carbono precipitar como grafite em forma de lâminas (as famosas “riscas cinzentas” na fratura). Então o ferro cinzento tem muito Si para garantir que, ao solidificar, o carbono saia do austenita formando grafite lamelar, e não fique preso como cementita (Fe₃C).

Passo 3

Agora o ferro fundido nodular (ou dúctil).
  • Composição base semelhante ao cinzento (C ≈ 3,2 – 3,6 %, Si ≈ 1,8 – 2,5 %), mas recebe um tratamento de modificação com ligas de magnésio (Mg) ou cério (Ce).
  • Teoria aplicada: o Mg modifica a forma de precipitação do grafite, de lâminas para esferóides, melhorando ductilidade e resistência. Aqui não mudamos muito a %C e %Si, mas adicionamos o “modificador” para a microestrutura ficar nodular.

Passo 4

Por fim, o ferro fundido maleável:
  • Composição típica:
    • Carbono ©: 2,8 – 3,2 % (um pouco menos que os outros)
    • Silício (Si): 1,0 – 1,8 % (bem menor que no cinzento e nodular)
    • Pouco Mn, P e S (S bem baixo).
  • Teoria aplicada: ao contrário dos outros, a gente quer solidificar como “ferro branco” (tudo em cementita e perlita), sem grafite. Para isso, reduzimos o Si (que é grafitizante) e mantemos C num nível que forme bastante cementita. Isso gera uma microestrutura dura e quebradiça (cementita + perlita). Depois, no recozimento (annealing), a cementita se transforma em aglomerados de grafite nodular “maleável”.

Passo 5

Resumindo os porquês de a composição do maleável ser diferente:
  1. Menos Si para evitar grafite na solidificação e garantir ferro branco.
  2. Carbono e Si controlados pra formar cementita suficiente.
  3. Sem adição de Mg/Ce, porque o grafite vai se formar depois, no recozimento, não na solidificação.

Resposta

A composição do ferro fundido maleável é feita com menos silício (1,0–1,8 %) e controle de carbono (2,8–3,2 %) para solidificar como ferro branco (cementita+perlita). Já o cinzento usa muito Si (1,8–3,0 %) para grafite lamelar direto na solidificação, e o nodular mantém teor similar ao cinzento mas adiciona Mg/Ce para formar grafite esferoidal. Essas diferenças químicas determinam qual microestrutura se forma em cada caso.

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