Quais são as diferenças entre os ferros fundidos branco e cinzento? (Microestrutura, modo de fabricação e propriedades).

Passo 1

Beleza! O exercício pede para a gente comparar ferros fundidos branco e cinzento nos três aspectos:
  • Microestrutura
  • Modo de fabricação
  • Propriedades
Isso cai em Ciência dos Materiais (Metais) e a gente vai precisar entender:
  1. Como o carbono aparece em cada tipo (cementita versus grafita).
  2. O papel da taxa de resfriamento e da composição química.
  3. Como isso afeta dureza, tenacidade, usinabilidade, etc.

Passo 2

Microestrutura
  • Ferro fundido branco: o carbono “não conseguiu” virar grafita, fica como cementita (Fe₃C), um composto duro e quebradiço. Então a matriz é rica em perlita+cementita, sem grafite livre.
  • Ferro fundido cinzento: o carbono forma lâminas ou flocos de grafita ©, distribuídos na matriz ferrítica ou perlitica. Esses flocos se parecem com rachaduras microscópicas, mas na prática dão amortecimento de vibração.
Por que isso acontece?
  • Se eu resfriar rápido ou tiver Si menor, o carbono atrasa a sua “saída” como grafita e vira cementita → branco.
  • Resfriando mais devagar ou com Si maior, o carbono “escapa” da austenita como grafita → cinzento.

Passo 3

Modo de fabricação
  • Branco:
    • Liga com menor teor de silício (Si ~ 0,5 a 1,5 %) e às vezes com adição de Mn para segurar o C como Fe₃C.
    • Resfriamento rápido (molde frio, seção fina ou banho de resfriamento).
  • Cinzento:
    • Maior teor de silício (Si ~ 1,8 a 3,5 %) que favorece a formação de grafita.
    • Resfriamento mais lento, moldes de areia grossa ou seções mais espessas para desacelerar a troca de calor.

Passo 4

Propriedades
  • Dureza e resistência ao desgaste
    • Branco: bem duro (por causa da cementita), mas muito quebradiço.
    • Cinzento: menos duro, mais maleável.
  • Tenacidade e absorção de vibração
    • Branco: frágil, pouca tenacidade.
    • Cinzento: boa capacidade de amortecer vibrações (útil em bases de máquina).
  • Usinabilidade
    • Branco: quase impossível de usinar, costuma guilhotinar ou retificar.
    • Cinzento: fácil de usinar graças aos flocos de grafita que atuam como lubrificante.

Resposta

Ferro fundido branco e cinzento diferem porque o primeiro forma carboneto duro (Fe₃C) e é produzido com resfriamento rápido e menos Si, resultando em material frágil e de alta dureza; já o cinzento forma grafita lamelar, tem mais Si e resfria devagar, ficando mais tenaz, com boa usinabilidade e amortecimento de vibração.

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