O que é ferro dúctil? Entenda suas propriedades, composição e usos em um artigo

O que é o ferro dúctil?

O ferro dúctil, também conhecido como ferro fundido de grafite esferoidal ou ferro fundido nodular, é uma liga de ferro fundido conhecida pelas suas propriedades mecânicas superiores. A sua principal vantagem reside no seu carácter único grafite esferoidal microestrutura.

A composição do ferro fundido dúctil é precisa e complexa, incluindo:

• Carbono (C): 3.0% – 4.0%

• Silício (Si): 1.8% – 2.8%

• Manganês (Mn): 0.1% – 0.5%

• Enxofre (S): < 0,02%

• Fósforo (P): < 0,08%

• Magnésio (Mg): 0.03% – 0.06%

• Elementos de terras raras (ER): 0.01% – 0.05%

Ao contrário da grafite em forma de flocos do ferro fundido cinzento tradicional, a grafite no ferro dúctil existe numa forma nodular. Esta mudança fundamental na microestrutura melhora drasticamente as propriedades do material, tornando-o muito superior ao ferro fundido convencional.

Origem do ferro fundido dúctil

O ferro fundido dúctil não é um material que tenha sido descoberto por acaso. É uma invenção moderna e marcante que surgiu no final dos anos 1940s.

Antes da sua criação, o ferro fundido era notoriamente frágil. Isto devia-se ao facto de a sua grafite interna se formar em flocos afiados, que criavam pontos fracos que tornavam o material propenso a partir-se.

A verdadeira descoberta aconteceu em 1943 quando Dr. H. Morrogh da British Cast Iron Research Association descobriu que a adição de cério ao ferro fundido poderia alterar a forma da grafite. Quase ao mesmo tempo, Keith Millis da U.S. International Nickel Company descobriu independentemente um efeito semelhante ao utilizar magnésio.

Foi o trabalho incansável destes cientistas que levou ao nascimento do ferro dúctil. A inovação transformou completamente as propriedades do material, transformando a grafite interna em esferas fortes e resistentes, em vez de flocos quebradiços. Este facto conferiu ao ferro dúctil a força e a resistência do aço, permitindo a sua ampla utilização na indústria moderna.

Vantagens do ferro fundido dúctil

O ferro dúctil é um material revolucionário que combina as melhores propriedades do ferro fundido tradicional e do aço.

• Força e resistência superiores: A estrutura esférica da grafite confere ao ferro fundido dúctil uma resistência à tração muito elevada e uma excelente resistência ao impacto.
• Ductilidade excecional: Ao contrário dos ferros fundidos frágeis, pode sofrer uma deformação plástica semelhante à do aço antes de partir, o que é crucial para a segurança e a durabilidade.
• Excelente capacidade de moldagem: Tem uma grande fluidez e baixa retração, permitindo o fabrico preciso de peças complexas e intrincadas.
• Durabilidade de longa duração: Herdando a resistência ao desgaste e à corrosão do ferro fundido, garante que os produtos podem funcionar de forma fiável em ambientes agressivos durante muito tempo.

Desempenho do ferro dúctil

O desempenho específico do ferro fundido dúctil é definido pelo seu grauque reflecte diretamente as suas principais propriedades mecânicas.

• Resistência à tração: Este material oferece uma ampla gama de resistência à tração, tipicamente de 400 MPa a mais de 900 MPa.
  • Exemplo: O QT500-7 tem uma resistência à tração superior a 500 MPaque é várias vezes superior ao do ferro fundido cinzento comum.
• Alongamento: Esta métrica mede a ductilidade do material e pode variar entre 2% a mais de 25%.
  • Exemplo: O QT400-18 O grau tem um alongamento impressionante de 18%enquanto que a alta resistência QT800-2 tem um alongamento inferior de cerca de 2%.
• Resistência ao escoamento: Este valor indica a tensão que um material pode suportar antes de ocorrer uma deformação permanente.
  • Exemplo: O QT500-7 tem um limite de elasticidade de aproximadamente 320 MPagarantindo a sua fiabilidade sob carga.

Graus de ferro fundido dúctil

Os graus do ferro dúctil são a forma mais direta de medir o seu desempenho, com cada grau a representar um nível específico de propriedades mecânicas. A tabela seguinte apresenta uma comparação dos graus mais comuns.

Fonte: Norma Internacional ISO 1083

De que é feito o ferro fundido dúctil?

O ferro fundido dúctil é produzido através de um processo denominado tratamento de esferoidização. Isto implica a adição de uma pequena quantidade de um agente esferoidizante (como o magnésio ou elementos de terras raras) ao ferro fundido. Esta reação química força o carbono a cristalizar-se como grafite esférica durante a solidificação, que é o passo crucial para alcançar as suas propriedades únicas.

Quais são as utilizações do ferro fundido dúctil?

O ferro dúctil é um material versátil utilizado em várias indústrias, incluindo:

• Indústria automóvel: Virabrequins, bielas, blocos de cilindros e caixas de diferencial.
• Engenharia mecânica: Válvulas, carcaças de bombas, engrenagens e caixas de rolamentos.
• Máquinas agrícolas: Peças para tractores e outros utensílios agrícolas.