É possível produzir ferros fundidos que consistem em uma matriz de martensita, onde a grafita encontra-se encerrada na forma ou de flocos, ou de nódulos ou de rosetas. Descreva sucintamente o tratamento necessário para produzir cada uma dessas três microestruturas.

Passo 1

Beleza, vamos ter um ferro fundido cuja matriz é martensítica (ou seja, austenitizou lá em torno de 900 °C e depois você dá um choque, um “quench” pra formar martensita) e você quer só variar a forma da grafita: ou em flocos (ferro cinzento), ou em nódulos (ferro nodular), ou em rosetas/vermicular (ferro compacto).
Conteúdo: metalurgia de ferros fundidos (morfologia da grafita e tratamentos de cascata: tratamento no banho de fusão + tratamento térmico).
O que vamos precisar:
  • Saber como se faz inoculação e como controlar os elementos (Si, S, Mg, etc.)
  • Entender nodulização (adição de Mg)
  • Conhecer o que gera grafita vermicular (roseta)
  • Explicar depois o austenitização e têmpera pra martensita

Passo 2

Tratamento para grafita em flocos (ferro cinzento + martensita):
  1. Na fusão, NÃO adiciona magnésio.
  2. Controla enxofre S baixo (< 0,02 %) e teor de silício Si em torno de 2,5 – 3 % para favorecer grafita lamelar.
  3. Faz inoculação com ferrosilício (ex.: 0,5 – 1 % de FeSi) logo antes de verter: isso dá sítios de nucleação pra grafita crescer em flocos.
  4. Verta na forma e deixe esfriar até temperatura ambiente. Nesse ponto você TEM matriz perlítica ou bainítica, dependendo da taxa de resfriamento.
  5. Agora austenitiza a cerca de 900 °C (segura 1 h por cm de espessura, por exemplo) para dissolver as fases e formar austenita.
  6. Têmpera (quench) em óleo ou água para transformar quase tudo em martensita.

Passo 3

Tratamento para grafita em nódulos (ferro nodular + martensita):
  1. Na fusão, faz a nodulização: adiciona uma liga de Mg (ex.: 0,04 % de Mg) – normalmente via FeSiMg ou Mg puro encapsulado.
  2. Faz também inoculação com FeSi (0,5 – 1 %) depois da nodulização, para estabilizar os nódulos e evitar reaparecimento de flocos.
  3. Verta e deixe solidificar mantendo resfriamento controlado. Assim você obtém grafita esferoidal dentro da matriz (normalmente perlítica ou ferrítica).
  4. Mesma sequência térmica do Passo 2: austenitiza a ~ 900 °C e, em seguida, têmpera para martensita.

Passo 4

Tratamento para grafita em rosetas (ferro compacto/vermicular + martensita):
  1. Na fusão, adiciona Mg, mas em quantidade intermediária (por exemplo ~ 0,02 % Mg – menos que no ferro nodular).
  2. Adiciona também um modificador tipo boro ou estrôncio (ex.: FeB ou FeSiSr) para inibir totalmente a esferoidização e favorecer formação de grafita “vermicular” (rosetas).
  3. Inocula com FeSi (0,5 – 1 %) antes de verter, garantindo uma boa distribuição das rosetas.
  4. Deixa solidificar controlando o resfriamento (nem muito rápido, nem muito devagar).
  5. Austenitiza em ~ 900 °C e têmpera em óleo/água para converter a matriz em martensita.

Resposta

– Para flocos: controlar Si e S, inocular com FeSi, sem Mg; austenitizar e têmpera.
– Para nódulos: nodulizar com Mg (0,04 %), inocular FeSi; austenitizar e têmpera.
– Para rosetas: nível intermediário de Mg (~ 0,02 %) + Sr ou B; inoculação FeSi; austenitizar e têmpera.

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