O ferro fundido e o aço fundido são dois materiais fundamentais e importantes na indústria da fundição. Embora ambos tenham o ferro como componente principal, apresentam diferenças significativas nas suas propriedades físicas e aplicações finais devido a variações no seu teor de carbono e processos de fabrico. Compreender estas diferenças é crucial para selecionar o material certo para qualquer projeto de engenharia.

O que são ferro fundido e aço fundido?

Ferro fundido é uma liga de ferro-carbono com um teor de carbono que varia normalmente entre 2.11% a 4.0%. Este elevado teor de carbono confere-lhe uma excelente capacidade de fundição, permitindo-lhe fundir a uma temperatura mais baixa e fluir facilmente para moldes complexos. As vantagens do ferro fundido são a elevada resistência à compressão e o bom amortecimento das vibrações, mas as suas desvantagens são a fraca tenacidade e ductilidade, tornando-o propenso a fracturas frágeis.

Aço fundido é uma liga de ferro-carbono com um teor de carbono que varia normalmente entre 0,05% a 2,11%. Em comparação com o ferro fundido, o menor teor de carbono do aço fundido confere-lhe maior tenacidade, ductilidade e resistência ao impacto. O aço fundido tem um ponto de fusão mais elevado e um processo de fundição mais complexo, mas as suas propriedades mecânicas gerais são muito superiores às do ferro fundido.

Principais tipos de ferro fundido

O ferro fundido pode ser classificado em vários tipos com base na morfologia da grafite na sua microestrutura, com cada tipo a oferecer propriedades únicas:

• Ferro fundido cinzento: A grafite apresenta-se sob a forma de flocos. Tem baixa dureza, mas excelente amortecimento de vibrações e maquinabilidade. É normalmente utilizado em bases de máquinas e blocos de motores.
• Ferro fundido dúctil: A grafite apresenta-se sob a forma de esferas ou nódulos. Isto aumenta significativamente a sua dureza e resistência, tornando-o um dos tipos de ferro fundido mais utilizados para peças de automóveis e tubagens.
• Ferro maleável: Produzido por tratamento térmico do ferro fundido branco, a sua grafite apresenta-se sob a forma de aglomerados irregulares. Tem boa tenacidade e plasticidade e é frequentemente utilizado em acessórios para tubos e máquinas agrícolas.
• Ferro grafite compactado: A grafite tem uma forma vermicular ou semelhante a um verme, o que lhe confere propriedades que são um híbrido de ferro cinzento e dúctil. Combina um excelente amortecimento das vibrações com uma elevada resistência e é frequentemente utilizada em blocos de motores diesel e colectores de escape.

Principais tipos de aço fundido

O aço fundido também pode ser classificado em diferentes tipos com base no seu teor de liga e propriedades:

• Fundição de aço carbono: Os principais componentes são o ferro e o carbono. É utilizado para produzir peças que requerem uma elevada resistência e tenacidade.
• Fundição de aço de baixa liga: Contém pequenas quantidades de elementos de liga como o manganês, o crómio e o molibdénio para melhorar ainda mais a força e a resistência ao desgaste. É adequado para maquinaria pesada e componentes estruturais.
• Fundição de aço de alta liga: Contém uma grande percentagem de elementos de liga, proporcionando uma resistência superior à corrosão, ao calor e ao desgaste. É frequentemente utilizado nas indústrias química, energética e aeroespacial.
• Fundição de aço martensítico: Obtém elevada dureza e resistência através de tratamento térmico, mas tem fraca soldabilidade. É normalmente utilizado para peças de turbinas de água.
• Fundição de aço austenítico: Oferece uma excelente resistência à corrosão e ao calor e não é magnético, o que o torna uma escolha ideal para equipamento químico e componentes criogénicos.
• Fundição de aço com endurecimento por precipitação: Obtém uma resistência e tenacidade extremamente elevadas através de um tratamento térmico especial e é frequentemente utilizado na indústria aeroespacial.

Comparação do desempenho do núcleo

Métrica de desempenho	Ferro fundido	Aço fundido
Dureza e resistência ao impacto	Pobres	Excelente
Resistência à compressão	Excelente	Excelente
Castabilidade	Excelente (para peças complexas)	Bom (elevada contração, propenso a defeitos)
Soldabilidade	Pobres	Excelente
Maquinabilidade	Bom	Pobres
Custo	Inferior	Mais alto

Dureza e resistência ao impacto

Esta é a diferença mais significativa entre o ferro fundido e o aço fundido. Aço fundidocom o seu baixo teor de carbono e microestrutura uniforme, possui uma tenacidade excecional, permitindo-lhe suportar impactos fortes e cargas dinâmicas. Ferro fundidodevido à sua estrutura interna de grafite, tem fraca tenacidade e é propenso a fracturas frágeis em caso de impacto grave.

Resistência à compressão

A este respeito, ferro fundido se destaca. Pode suportar cargas de compressão estáticas extremamente elevadas, o que o torna um material ideal para suportar estruturas pesadas. Aço fundido também tem uma excelente resistência à compressão, mas é geralmente um pouco menos eficaz do que o ferro fundido com o mesmo peso.

Castabilidade

Ferro fundidocom o seu elevado teor de carbono, tem uma excelente fluidez, permitindo-lhe ser facilmente fundido em peças com detalhes intrincados e canais internos, o que reduz significativamente os custos de fabrico. Aço fundido tem um ponto de fusão mais elevado e uma maior retração, tornando-o mais propenso a defeitos como a porosidade de retração durante a fundição, o que exige um controlo mais rigoroso do processo.

Soldabilidade

Aço fundido tem uma excelente soldabilidade, tornando-o fácil de soldar, montar e reparar. Em contrapartida, ferro fundido tem uma soldabilidade muito fraca e é suscetível de fissurar devido a tensões térmicas durante a soldadura, o que dificulta as reparações.

Maquinabilidade

Devido ao efeito auto-lubrificante da sua grafite interna, ferro fundido tem boa maquinabilidade e é fácil de trabalhar. Aço fundido é relativamente mais difícil de maquinar e requer ferramentas mais duras.

Custo

Devido a diferenças nas matérias-primas e nos processos de fabrico, o custo de produção de ferro fundido é tipicamente inferior ao de aço fundido. Por conseguinte, o ferro fundido pode ser uma escolha mais económica quando os requisitos de desempenho são cumpridos.

Cenários de aplicação típicos

Devido às diferenças nas suas propriedades, estes dois materiais são utilizados em domínios diferentes:

Aplicações para ferro fundido

Utilizado principalmente em situações que requerem uma elevada resistência à compressão e amortecimento de vibrações, mas que não estão sujeitas a grandes impactos. Os produtos típicos incluem bases de máquinas, blocos de motores, estruturas de máquinas pesadas, tampas de esgotos, condutas de água e corpos de válvulas.

Aplicações para aço fundido

Frequentemente utilizado para componentes críticos que requerem elevada tenacidade, resistência ao impacto e soldabilidade. Os produtos típicos incluem dentes de baldes de escavadoras, ganchos de gruas, cubos de turbinas eólicas, componentes de pontes e recipientes sob pressão.

Conclusão

Simplificando, se precisar de um componente que possa suportar uma grande carga estática, mas que não seja sujeito a um forte impacto, ferro fundido pode ser uma escolha mais económica. No entanto, se precisar de uma peça que resista ao impacto, à tensão e ao stress extremo, aço fundido é insubstituível. Fazer a escolha certa do material é crucial para garantir o sucesso e a segurança do seu projeto.

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