- Sobre os ferros fundidos:
a) Além do alto teor de carbono, que outro elemento de liga é característico nos ferros fundidos?
b) Qual a estrutura predominante num ferro fundido branco? Por que esses materiais têm aplicação limitada?
c) Explicar por que o ferro fundido cinzento é pouco resistente e muito frágil, quando comparado ao aço.
a) Além do alto teor de carbono, que outro elemento de liga é característico nos ferros fundidos?
b) Qual a estrutura predominante num ferro fundido branco? Por que esses materiais têm aplicação limitada?
c) Explicar por que o ferro fundido cinzento é pouco resistente e muito frágil, quando comparado ao aço.
Passo 1
Resumindo o enunciado: a questão trata dos ferros fundidos, que são ligas de ferro-carbono com alto teor de carbono, e pede:
a) identificar outro elemento de liga característico;
b) descrever a microestrutura predominante no ferro fundido branco e explicar por que essa liga tem aplicações limitadas;
c) explicar por que o ferro fundido cinzento é pouco resistente e muito frágil em comparação ao aço.
Para resolver, vamos usar conceitos de ligas ferrosas, microestrutura e relação estrutura–propriedade.
a) identificar outro elemento de liga característico;
b) descrever a microestrutura predominante no ferro fundido branco e explicar por que essa liga tem aplicações limitadas;
c) explicar por que o ferro fundido cinzento é pouco resistente e muito frágil em comparação ao aço.
Para resolver, vamos usar conceitos de ligas ferrosas, microestrutura e relação estrutura–propriedade.
Passo 2
O elemento de liga além do carbono que é marcante nos ferros fundidos é o silício.
O silício, representado por , atua como desoxidante na fusão e desloca o equilíbrio do sistema Fe–C para favorecer a formação de grafita em vez de cementita. Em ferros cinzentos, por exemplo, isso ajuda a produzir grafite em forma de flocos, mas em conjunto com o alto teor de carbono e de silício define toda a microestrutura.
O silício, representado por
Passo 3
No ferro fundido branco, a microestrutura predominante é formada por cementita e ledeburita.
A ledeburita é um constituinte eutético composto por perlita e cementita e aparece quando o material é resfriado rapidamente, impedindo a segregação do carbono em grafita. Como resultado, temos uma rede de (cementita) muito dura e quebradiça.
Devido a essa microestrutura rica em cementita, o ferro fundido branco apresenta dureza e resistência ao desgaste elevadas, mas tenacidade e usinabilidade muito baixas, o que restringe seu uso a peças de desgaste onde não haja solicitação mecânica brusca (por exemplo, revestimento de moinhos), pois ele trinca facilmente sob impacto.
A ledeburita é um constituinte eutético composto por perlita e cementita e aparece quando o material é resfriado rapidamente, impedindo a segregação do carbono em grafita. Como resultado, temos uma rede de
Devido a essa microestrutura rica em cementita, o ferro fundido branco apresenta dureza e resistência ao desgaste elevadas, mas tenacidade e usinabilidade muito baixas, o que restringe seu uso a peças de desgaste onde não haja solicitação mecânica brusca (por exemplo, revestimento de moinhos), pois ele trinca facilmente sob impacto.
Passo 4
O ferro fundido cinzento é pouco resistente e muito frágil principalmente por causa da grafita em forma de flocos distribuída na matriz metálica.
Esses flocos de grafita atuam como concentradores de tensão: quando uma carga é aplicada, o esforço se concentra nas pontas dos flocos e inicia trincas facilmente. Além disso, a grafita não suporta tensões de tracção, reduzindo a área efetiva de material metálico que carrega o esforço. Comparado ao aço, que tem carbono em solução ou na forma de perlita/ferrita mais coesa, o ferro cinzento tem menor resistência à tração, menor ductilidade e menor tenacidade.
Esses flocos de grafita atuam como concentradores de tensão: quando uma carga é aplicada, o esforço se concentra nas pontas dos flocos e inicia trincas facilmente. Além disso, a grafita não suporta tensões de tracção, reduzindo a área efetiva de material metálico que carrega o esforço. Comparado ao aço, que tem carbono em solução ou na forma de perlita/ferrita mais coesa, o ferro cinzento tem menor resistência à tração, menor ductilidade e menor tenacidade.
Resposta
(a) O silício
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(b) A microestrutura predominante é ledeburita/cementita , muito dura e quebradiça, o que limita seu uso a aplicações de desgaste sem impacto.
(c) Devido à grafita em forma de flocos, que concentra tensões e reduz a área carregadora da matriz metálica, resultando em baixa resistência à tração, ductilidade e tenacidade.
(b) A microestrutura predominante é ledeburita/cementita
(c) Devido à grafita em forma de flocos, que concentra tensões e reduz a área carregadora da matriz metálica, resultando em baixa resistência à tração, ductilidade e tenacidade.