Metalografia e Tratamento Termomecânico

FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA

UniFOA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Metalografia e Tratamento Termomecânico

Renato de Souza Cardoso       200820300

Volta Redonda/RJ

2011

Apostila 6032

[pic 1]

[pic 2]

Inoculação -  Objetivo

Não só a composição química atua na modificação das propriedades do ferro fundido,  mas também:

• Composição de carga
• Produtos de adição
• A temperatura de fusão
• Tempo de sobre aquecimento
• Tratamento do ferro fundido líquido
• Temperatura e tempo de vazamento no molde
• Velocidade de resfriamento -  (parâmetro que altera as propriedades)

A Resistência à tração dos fofos diminuem com aumento do Carbono equivalente.  Observando-se que FoFo resistentes apresentam baixo carbono e matriz perlítica. Porém quando abaixa o Carbono,  facilita a formação de estrutura branca.

Voltado para microestrutura, ferros fundidos com baixo Carbono equivalente muitas vezes apresentam grafita interdendrítica de super resfriameno do tipo D muito fina ou E.  Esta grafita facilita a formação do carbono sob forma grafítica, quando das transformações no estado sólido (superfície de contato grande entre a matriz e a grafita, pequena distância de difusão) da qual resulta uma estrutura:  grafita fina + ferrita, com utilização pouco satisfatória.  Os melhores resultados para uso do ferro fundido para construção mecânica são com asssociação de perlita +grafita tipo A ou B.

Experimentalmente verificou-se que o silício introduzido no forno (elemento que estabiliza) no ferro fundido sob a forma de  Fe-Si e pouco antes do vazamento (inoculante) tem feito maior para formação da estrutura cinzenta do que aquele silício acrescentado nas cargas de forno.  Portanto a adição do inoculante evita formação de estrutura branca ou mesclada,  apesar do baixo valor do Carbono equivalente.

Deste modo obtêm-se boas propriedades mecânicas e usinabilidade associada.  Também se reduz à tendência a sensibilidade à espessura do ferro fundido.  Estes bons resultados são observados  para os hipoeutéticos,  com pouco interesse para os eutéticos ou hipereutéticos.

Este efeito da inoculação diminui entre o momento da inoculação e início da soliidficação no molde. (“Fading”) – perda do efeito do silício.

Assim poderemos resumir como objetivos da inoculação:

1. Reduzir a tendência formação da estrutura branca e aumentar a formação da grafita tipo A;
2. Obter estrutura homogênea no fundido apesar das condições variáveis de resfriamento;
3. Em função de 1 e 2,  obter melhores propriedades de uso para os ferros fundidos.

Assim a inoculação facilita produzir peças de ferro fundido de alta qualidade com baixo carbono equivalente,  apesar de sua tendência à solidificar com estrutura branca.

Inoculação -  Métodos (momentos)

• Na panela (> tempo de Fading)
• No jato de enchimento do molde
• No molde

Inoculação na Panela

Inoculante no jato da bica do forno para a panela

Inoculante  na panela vazia ou com pouco metal

Injeção no metal com auxílio de um gás

Imersão do banho com auxílio de um sino

Uma introdução mais comum consta de uma peneira vibratória e de aparelho dosificador ligado a um vibrador.  O aparelho dosificador deixa cair os grãos de inoculante num tubo com extremidade inferior colocada sobre o fluxo de metal na bica.  Recomenda-se inocular entre 60 a 80% do tempo necessário para encher a panela.

A granulometria influi no bom funcionamento do processo:

• Grãos maiores não se dissolvem completamente
• Grãos muito finos flutuam na superfície de banho e se oxidam antes. (Tamanho recomendado:  4 a 10 mm)

Inoculação no jato de metal

Utiliza-se polvilhar no jato durante o vazamento no molde, entre outras técnicas (Ex:  Um tarugo introduzido num tubo fixado na panela, sendo que a extremidade inferior do tarugo descansa sobre o bico da panela e se dissolve progressivamente no jato de metal durante o vazamento).

A proporção de inoculante dissolvido é na ordem de 0,1%.

Esta adição tem pouca influência sobre a composição química, porém basta para modificar a estrutura.  É um método usado como complementar a inoculação de panela.

Inoculação no Molde

        Também chamado de pós inoculação.

Geralmente utilizam-se os meios de inoculação:

• Pedaços de inoculantes são colocados no canal de descida
• Inoculante em pastilha colocado em local especial no canal de distribuição

A eficácia do processo está associada a alguns fatores, como:

• Velocidade de enchimento do molde
• Temperatura do metal vazado (altas temperaturas promovem dissolução mais rápida do inoculante e as últimas partes do molde,  que recebem o metal líquido não são corretamente inoculadas).

Quanto ao inoculante:

• A granulometria deve ser uniforme
• Não deve ser poroso,  nem higroscópico e não deve desprender gases durante a reação com ferro líquido.

A taxa de inoculação varia conforme a eficiência do método.  Em relação ao peso do metal pode variar de 0,05 à 0,7%.

A eficácia depende,  sobretudo do tipo de inoculante usado.  É interessante realizar ensaios prévios para se determinar a taxa de inoculação. (Ex:  No tratamento do ferro cinzento hipoeutético é usado entre 0,3 a 0,6% de inoculante (na panela).  Já para o tratamento em molde não deve exceder de 0,05 a 0,1%).

Defeitos Oriundos da Inoculação

Resultam geralmente de excesso de inoculante ou más condições de inoculação.

1. Bolhas:

Para evitar:  Reduzir o teor em umidade da areia

                 Inocular no molde

1. Micro rechupes

Reduzir ao mínimo o tempo entre o tratamento e o vazamento no molde, a fim de reduzir a taxa de inoculação (inoculação no molde)