Como é obtida a nodularização da grafita nos ferros fundidos nodulares?
Passo 1
O enunciado pergunta como se consegue, na prática, transformar a grafita lamelar (em flocos) do ferro fundido comum em grafita esferoidal (nódulos) no ferro fundido nodular. O conteúdo aqui é metalurgia do ferro fundido e vamos precisar entender o controle de composição, a adição de agentes nodulizantes e o papel da inoculação.
Passo 2
Antes de tudo, é fundamental preparar o banho visando eliminar impurezas que inibem a formação esferoidal. Isso envolve controlar o teor de enxofre
e fósforo
— mantendo
abaixo de aproximadamente
— e fazer uma deoxidação eficiente (geralmente com alumínio ou silício). O objetivo é um banho limpo e pobre em gases dissolvidos.
Passo 3
O passo central é o tratamento de nodularização, em que se adiciona ao ferro fundido uma liga rica em magnésio (por exemplo, Fe–Si–Mg) ou, alternativamente, ligas contendo terras-raras (Ce, La) e cálcio. Essas ligas podem ser lançadas diretamente na panela (tratamento em panela) ou injetadas como pó ou fio revestido no metal fundido.
Mecanismo: o magnésio (e/ou as terras-raras) dissolve-se rapidamente no banho, reage com o enxofre remanescente e reduz drasticamente a tensão superficial entre o ferro líquido e a grafita que está começando a precipitar. Com isso, em vez de formarem lamelas, os cristais de grafita crescem com forma esférica para minimizar a energia da superfície.
Mecanismo: o magnésio (e/ou as terras-raras) dissolve-se rapidamente no banho, reage com o enxofre remanescente e reduz drasticamente a tensão superficial entre o ferro líquido e a grafita que está começando a precipitar. Com isso, em vez de formarem lamelas, os cristais de grafita crescem com forma esférica para minimizar a energia da superfície.
Passo 4
Logo após o tratamento nodulizante, faz-se a inoculação: adiciona-se uma liga à base de ferro-silício (Fe–Si) com pequenas quantidades de bário ou cálcio. A inoculação fornece sítios de nucleação finos e numerosos para que a grafita esferoidal se distribua de modo homogêneo, garantindo alta contagem de nódulos.
Passo 5
Finalmente, controla-se a temperatura de vazamento (tipicamente entre
e
) e a agitação do banho, de modo a preservar o magnésio em solução até o ponto de nucleação. Depois, o ferro é vazado e resfria-se em molde, completando o processo de nodularização.
Resposta
A nodularização da grafita é obtida por um tratamento de magnésio (ou magnési
erras-raras) no banho fundido, seguido por inoculação com Fe–Si enriquecido em elementos como bário ou cálcio. O magnésio reduz a tensão superficial e transforma as lamelas em nódulos, enquanto a inoculação promove a nucleação abundante e uniforme de grafita esferoidal.