Ligas Ferrosas: Formação de Microconstituintes

– CEMENTITA (Fe₃C): Do Latim, Caementum, que significa, Cimento; ita do grego; “aquele que vem de; originado de”, cujo significado literal é: Aquele que vem do Cimento. A origem do nome Cementita explica per si; sua natureza e suas prorpriedades. Também é conhecida como Carbeto ou Carboneto de Ferro. Isso não significa que forma uma molécula de Carboneto, apenas afirma que na Célula Unitária existe 1 átomo de Carbono para cada 3 átomos de Ferro presentes. É classificada como Cerâmica de não óxido (quando pura).

Sua Estrutura Cristalina é ORTORRÔMBICA, com 4 átomos de Carbono e 12 de Ferro por Célula. Possui uma Estrutura Cristalina na forma de paralelepípedos e estes se cruzam entre si num ângulo de 90°, formando uma rede. Isso confere uma enorme resistência à Cementita, sendo o constituinte, de origem ferrosa, de maior dureza. Essa rede, formada pela Estrutura Cristalina intercruzada, dificulta o deslizamento entre os planos e isso é o que permite que a Cementita tenha uma dureza bastante elevada e uma ductilidade e tenacidade quase inexistentes.

É constituída de 3 átomos de Ferro e 1 átomo de Carbono. O número de massa (A) do Ferro é 56 g/mol; que multiplicado por 3, número de átomos do Ferro na Cementita, resulta em 168 g/mol e este somado a 12 g/mol; número de massa do Carbono; chega-se a 180 g/mol. Dividindo o número de massa do Carbono, que vale, 12 g/mol pelo número de massa do composto, que vale 180 g/mol; e multiplicando por 100, obtém-se 6,67%; valor esse que representa o percentual de carbono, em massa no composto, cabendo ao Ferro o percentual de 93,33%.

Assim como a Ferrita a Cementita é ferromagnética, entretanto esta propriedade se mantém até a temperatura de 210 °C. A Cementita ao contrário da Ferrita e da Austenita, não possui solubilidade ao Carbono, na verdade não há sentido em falar de solubilidade para a Cementita, uma vez que sua formação ocorre quando a solubilidade na Ferrita ou na Austenita é superada. Assim, quando em temperaturas onde existe Ferrita como constituinte, se houver percentual de Carbono acima do percentual de solubilidade, então haverá formação de Cementita. O mesmo ocorre para o caso da Austenita, se houver mais Carbono do que a Austenita pode solubilizar, então forma-se Cementita. Recordando que a máxima solubilidade do Carbono na Ferrita é 0,0218% para 727 °C e para a Austenita é 2,11% a 1148 °C, sendo que para outras temperatutas os valores de solubilidade do Carbono são menores.

Caso a Cementita fosse aquecida a temperaturas elevadas e por um período de tempo igualmente elevado, isso faria com que o Carbono se transformasse em Grafita, forma de equilíbrio do Carbono e o Ferro se transformaria em Ferrita. Entretanto essa situação, na prática não ocorre.

Diagrama de Fases

Existem outros constituintes que para serem estudados deve-se compreender bem as fases e constituintes fundamentais (Ferrita, Austenita e Cementita). Antes de prosseguir será abordado o estudo de Diagrama de Fases. Após estudar-se-á os demais constituintes. São eles: Perlita, Bainita, Martensita, Esferoidita, Sorbita e Ledeburita.

Este Diagrama é chamado Diagrama de Equilíbrio Fe-Fe₃C. Os pontos marcados possuem interesse para estudo e para uso prático.

Ponto A: Este ponto marca a máxima capacidade que a Ferrita tem em solubilizar o Carbono. Ou seja, é o ponto de maior quantidade de Carbono na Ferrita. Possui uma composição de 0,0218% de Carbono a uma Temperatura de 727 °C. A linha que chega ao Ponto A sai da origem do Diagrama (0,0). Entretanto essa linha é tão próxima ao eixo vertical que muitas vezes é confundida com ele. Sua concentração, em Temperatura ambiente é 0,008% de Carbono na Ferrita.

Ponto B: Este ponto marca a máxima Temperatura em que é possível a existência de Ferrita, correspondendo a 912 °C e uma concentração quase nula. Acima deste ponto existe a presença de Austenita, ocorrendo; portanto, a transformação de CCC para CFC.

Ponto C: Corresponde a uma concentração de 0,77% de Carbono e uma Temperatura de 727 °C. Este ponto é chamado PONTO EUTETÓIDE, ou seja, aquele que é igual (que faz lembrar) o EUTÉTICO. Este Ponto possui ao mesmo tempo a menor Temperatura de equilíbrio entre a Ferrita e a Austenita, como também o máximo percentual em peso de Carbono para esse equilíbrio. Abaixo desse ponto não há Austenita e acima não há Ferrita.

Região A-B-C: Chamada de ZONA CRÍTICA. Assim chamada por existir ao mesmo tempo Ferrita e Austenita.

Ponto D: Ponto que marca a máxima solubilidade do Carbono na Austenita, correspondndo a 2,11% a uma Temperatura de 1148 °C. Marca ainda o ponto máximo onde a Austenita é a única fase presente. Acima há uma fase Líquida e abaixo a presença de Cementita (Fe₃C), ambas em conjunto com a Austenita.

Ponto E: Chamado de PONTO EUTÉTICO. É o ponto de mais baixa fusão (ou solidificação). Para temperaturas acima deste ponto há apenas uma fase Líquida. Além disso, mantendo a mesma Temperatura, à esquerda há uma fase Líquida em presença de Austenita e à direita uma fase Líquida em presença de Cementita (Fe₃C). Esse ponto possui 4,3% de Carbono e uma Temperatura de 1148 °C.

LINHA F: Linha que marca o Ponto Eutetóide, com a sua Temperatura característica de 727 °C. Marca ainda o Limite superior da Ferrita e o Limite inferior da Austenita.

LINHA G: Linha que marca o Ponto Eutético, com a sua Temperatura característica de 1148 °C. Marca ainda o Limite superior da Austenita e o Limite inferior da fase Líquida.

O Diagama de Fases permite algumas conclusões e definições. Permite tecer uma classficação em função do percentual em peso de Carbono.

AÇO: Liga Ferrosa com percentual em peso de Carbono até 2,11%.

AÇO HIPOEUTETÓIDE: Possui entre 0,0218% a 0,77% em peso de Carbono.

AÇO EUTETÓIDE: Possui 0,77% em peso de Carbono, representado pelo Ponto D (%C).

AÇO HIPEREUTETÓIDE: Possui entre 0,77% e 2,11% em peso de Carbono.

FERRO FUNDIDO: Liga Ferrosa com percentual em peso de Carbono acima de 2,11%.

FERRO FUNDIDO HIPOEUTÉTICO: Possui entre 2,11% a 4,3% em peso de Carbono.

FERRO FUNDIDO EUTÉTICO: Possui 4,3% em peso de Carbono, representado pelo Ponto E (%C).

FERRO FUNDIDO HIPEREUTÉTICO: Possui percentual, em peso de Carbono, acima de 4,3%.

FORMAÇÃO DA PERLITA

O nome PERLITA é oriundo do termo Pérola, devido a sua aparência ao microscópio. Não é um constituinte puro, mas sim um híbrido, ou seja é constituído de uma mistura de fases. No caso da Perlita ela é constituída de Ferrita + Cementita.

PERLITA = FERRITA + CEMENTITA

Como a Ferrita possui baixa solubilidade ao Carbono todo o Carbono excedente que a Ferrita não incorpora em sua estrutura acaba por se tornar Cementita na forma de precipitado. Entretanto essa ‘mistura’ toma uma forma organizada em sua apresentação, onde a Ferrita e a Cementita (precipitada) formam lamelas alternadas. Essas lamelas alternadas formadas por Ferrita e Cementita é a PERLITA.

Gráfico da Variação de composição da Perlita

Em uma Liga Ferrosa, mais precisamente para Aços, pode existitir, ao mesmo tempo Ferrita, Cementita e Perlita. Para um aço que esteja ABAIXO do limite de solubilidade da Ferrita, neste caso ter-se-á somente Ferrita. Para aços ACIMA deste limite ter-se-ão Ferrita, Cementita e Perlita. Quando se tem um aço eutetóide, ou sja com 0,77% C, para este caso existe APENAS a presença de PERLITA, entretanto esta é composta de Ferrita e Cementita. Para valores acima o valor de Perlita diminui e aumenta o de Cementita, onde para valores de 6,7% C ou mais, existe somente Cementita.

O gráfico ao lado ilustra essa variação. A medida é feita em função do percentual de Carbono (%C) para a Perlita. Esse valor deduzido de 100 é o valor do outro constituinte, o que é feito através do valor percentual de Carbono. Por exemplo, para um percentual de 0,4% C, tem-se 50% de Perlita e 50% de Ferrita. Já para um percentual de 0,77% C (eutetóide) existe somente Perlita. Para um valor de 1,5% C, por exemplo, existe 90% de Perlita e 10% de Cementita.

Perlita Grossa e Perlita Fina

Um dos métodos para a obtenção de Microconstituintes é através da Austenitização com posterior Resfriamento Isotérmico. Isso faz com que as Transformações sejam controladas. Esse controle ocorre devido à Velocidade de Difusão. Essa velocidade é o que proporciona as alterações desejadas, através da NUCLEAÇÃO e pelo CRESCIMENTO DE GRÃO. Isso é importante; pois, permite um controle do Processo que é o que vai garantir que as alterações desejadas, de fato ocorram na prática.

A Perlita Grossa e a Perlita Fina nada mais é do que a Perlita com diferentes Temperaturas de Resfriamento Isotérmico. Chama-se de Perlita Grossa aquela que ocorre em Temperaturas mais elevadas, quando comparada com a Perlita Fina. A Perlita Grossa ocorre com uma Temperatura logo abaixo da Temperatura de 727 °C. Já a Perlita Fina ocorre para uma Temperatura compreendida entre 600 a 540 °C. Para valores de Temperatura intermediária existe a Perlita Média.

O nome Perlita Grossa é devido ao fato de que esta se forma por meio de camadas espessas de Ferrita e Cementita, os constituintes da Perlita. Essa formação mais grosseira se dá pelo fato de que o Resfriamento ocorre em Temperaturas mais elevadas, bastante próximas da Temperatura Crítica de 727 °C. Quando isso ocorre, a difusão é maior, devido a maior Temperatura. Por apresentar maior difusão, os átomos de Carbono possuem maior movimentação, e desta forma aumentam mais facilmente o tamanho das lamelas, com isso as lamelas alternadas de Ferrita e Perlita são mais espessas, dando; portanto, razão ao nome de Perlita Grossa.

Já a Perlita Fina, possui menor Velocidade de Difusão, exatamente por apresentar uma menor Temperatura de Resfriamento. Isso acarreta em uma menor movimentação dos átomos de Carbono; logo, resulta em um menor tamanho das lamelas constituintes, que são a Ferrita e a Cementita. Portanto; para valores menores de Temperatura haverá uma microestrutura cada vez mais fina.

Obviamente que por apresentarem microestruturas diferenciadas as propriedades são diferentes. Comparando com a Ferrita e a Cementita, a Perlita apresenta características intermediárias, o que é de fácil conclusão uma vez que é constiuída por Ferrita e Cementita. Em comparação com as duas Perlitas, por apresentar uma estrutura mais rebuscada, a Perlita fina consegue acomodar melhor os átomos de Carbono, isso ajuda a intensificar a ação deste, conferindo maior dureza, por conseguinte menor tenacidade e maior ductilidade. Já a Perlita grossa é mais dúctil e de melhor usinabilidade.

Quando se fala de Processo ou Método de Austenitização com Resfriamento constante ou Isotérmico, significa que há uma Temperatura que deve ser mantida constante, por um período de tempo pré-definido e nesse ponto é onde ocorre a transformação desejada. Diagramas desse tipo são chamados de Diagramas TTT. Esses consideram a Transformação, Tempo e Temperatura.

Logo; assim que a Temperatuta Crítica é alcançada ocorre um RESFRIAMENTO LENTO até a Temperatura desejada. Esta é determinada em função da microestrutura desejada, em nosso caso o tipo de refino da Perlita.

Não há um Limiar ou um Intervalo perfeitamnte definido. Didaticamente utilizam-se valores, entretanto, deve-se saber que quanto menor a Temperatura mais refinadas serão as lamelas de Ferrita e Cementita formadas. Como parâmetro de medida razoável usam-se os seguintes valores:

Perlita Grossa: 720 °C
Perlita Média: 660 °C
Perlita Fina: acima de 540 °C até 600 °C

Assim possui-se um valor médio de referência para os níveis de refino da Perlita.

O gráfico ao lado ilustra como ocorre a Transformação por Austenitização com Resfriamento Isotérmico. O ponto A marca a máxima temperatura de aquecimento e desta; portanto, inicia-se o resfriamento. Este ocorre até o ponto B, mantendo por algum tempo a Temperatura, o que se verifica pela linha horizontal que continua até mais além do ponto D. O início da transformação é verificado pelo ponto C e seu término pelo ponto D.

O que faz com que determinada microestrutura seja formada é a Isoterma, ou seja, a Temperatura que permanece constante durante a transformação. Assim sendo, a escolha da TEMPERATURA é fundamental, assim como o tempo, uma vez que se o tempo não for o suficiente a transformação não ocorrerá como o esperado.

Caso a Temperatura ou o tempo sejam alterados, em vez de formar Perlita formar-se-ão outros microconstituintes, os quais serão descritos na sequência. Portanto; a Temperatura e o tempo são as chaves para uma transformação bem sucedida.

FORMAÇÃO DA BAINITA

Bainita significa literalmente ‘aquele que vem de Bain’. Seu nome é uma homenagem ao seu descobridor, o metalúrgico estadunidense, Edgar Collins Bain (1891 – 1971). Assim como a Perlita ela é constituída de Ferrita e Cementita. A diferença na formação, reside, em primeiro lugar na Temperatura da Isoterma. A Bainita é formada em Temperaturas mais baixas, entre 200°C a 540°C. Isso permite concluir que a estrutura de Ferrita e Cementita são diferentes bem como a forma de como estas se apresentam.

Assim como a Perlita a Bainita se forma através da Difusão, mas também utiliza o Cisalhamento para a formação da Ferrita, quando em Processo de Austenitização com Resfriamento Isotérmico. Quando a Perlita é formada, a Cementita surge na forma de lamelas. Já na Bainita a Cementita aparecerá na forma de agulhas extremamente finas. Logo isso já diferencia a microconstituição entre a Perlita e a Bainita.

Porém a principal diferença reside na Ferrita. Isso ocorre devido ao fato de que a Austenita deve ser resfriada com uma velocidade superior à velocidade de formação da Perlita; pois, do contrário em vez de Bainita seria formado Perlita. Logo, a velocidade de Resfriamento deve ser maior. Diz-se, que a velocidade de Resfriamento para formação de Bainita é moderada ao passo que da Perlita deve ser lenta.

Como a velocidade de Resfriamento é maior a Ferrita apresenta-se diferente quando comparada com a Perlita. Além do mais, conforme a Temperatura que se tenha para o Resfriamento Isotérmico a Ferrita apresentará variações.

Bainita Superior e Bainita Inferior

O que vai diferenciar a Bainita é a forma como a Ferrita aparece. Quando o Resfriamento apresenta uma Isoterma superior, ou seja, uma maior Temperatura, neste caso a Ferrita aparece na forma de longas agulhas. Nesta situação a Bainita é formada por Ferrita e Cementita, ambas na forma de agulhas intercaladas entre si, sendo então chamadas de BAINITA SUPERIOR.

Caso se tenha uma Isoterma mais baixa, ou seja, com menor Temperatura, a Ferrita se apresentará na forma de finas placas e estas conterão a Cementita que agora se apresentarão na forma de pequenas partículas, inclusas na Ferrita, e ainda terá uma parte de Cementita que estará na forma de pequenas agulhas, tal como na Bainita Superior; sendo chamadas de BAINITA INFERIOR.

A diferença entre elas reside no fato de que a Ferrita na Bainita Superior aparece na forma de agulhas e na Bainita Inferior na forma de finas placas. Já a Cementita aparece nas duas Bainitas como pequenas agulhas e estas intercalam a Ferrita, mas na Bainita Inferior, além desse formato a Cementita aparece como pequenas partículas inclusa na Ferrita.

A Bainita possui maior dureza; portanto, menor tenacidade e menor ductilidade do que a Perlita. Isso ocorre porque a Bainita possui, na sua fase Ferrita, no geral, uma grande distorção. Essa distorção é decorrente da maior Velocidade de Resfriamento e da menor Temperatura, o que faz com que átomos de Carbono fiquem retidos nos interstícios. Logo, a Ferrita apresenta grande deformação e isso faz com que o Carbono fique de fora das Células Unitárias causando uma maior rigidez na matriz o que se reflete nas propriedades da Bainita. Comparando a Bainita Superior e a Bainita Inferior, esta última é mais dura e a primeira mais dúctil, devido ao fato de que a Bainita Inferior possuir pequenas partículas de Cementita inclusas na Ferrita, aumentando a distorção.

Os gráficos apresentados ilustram a formação dos dois tipos de Bainitas. A Bainita Superior é limitada pelas linha de cor verde (T = 540 °C) e a linha de cor azul (T = 300 °C). A Bainita Inferior é limitada pela linha de cor azul e pela linha de cor violeta (T = 200 °C).

FORMAÇÃO DA MARTENSITA

Martensita significa literalmente ‘aquele que vem de Martens’. Seu nome é uma homenagem ao metalurgista alemão Adolf Martens (1850 – 1914), decobridor desta estrutura. A Martensita é o constituinte mais duro e; portanto, de menor ductiliade. Sua formação ocorre a partir da Austenita, entretanto, ao contrário da Perlita e da Bainita ela não se forma em função do conúbio entre o Tempo e a Temperatura , mas sim depende apenas da Temperatura final e de uma Velocidade de Resfriamento muito alta.

Essa Velocidade de Resfriamento alta não permite ao Carbono difundir e o que acontece é que ele fica preso nos ineterstícios, devido ao brusco Resfriamento. Isso faz com que a Estrutura formada fique ‘tensa’ e bastante deformada. Isso aliado ao fato de que o Carbono fica retido aumenta em muito a dureza.

O gráfico ao lado ilustra a transformação. Importante observar que a transformação da Austenita em Martensita independe do tempo, mas apenas da Temperatura e que o resfriamento seja muito rápido. A independência do tempo é observada pelas linhas horizontais que limitam a transformação da Austenita em Martensita. Comparando com a Perlita e a Bainita, ambas necessitavam de uma Isoterma e esta se desenvolvia na linha do tempo. A Martensita, porém, não necessita disso, sendo necessário, apenas uma queda brusca e a transformação ocorre naturalmente.

As linhas horizontais são características para a Martensita. A linha na cor azul representa o início da transformação, identificada por ‘M1’. A linha ‘M2’, representada pela linha na cor verde, marca 90% da transformação da Austenita em Martensita. A linha M1 corresponde a 220 °C e a linha M2 corresponde a algo em torno de 100 °C a 120 °C.

Por ser um Resfriamento muito brusco a Ferrita e a Cementita não tem tempo suficiente para a difusão, o que ocorre com a Perlita e a Bainita. No caso da Martensita ocorre um cisalhamento nas Células e isso permite a formação da Martensita que se nucleia na rede de Austenita a uma velocidade próxima à velocidade do som. O fato de o resfriamento ser rápido impede a formação de Perlita e Bainita. Ao observar o gráfico percebe-se que a linha vermelha, que representa a trajetória do Tempo Versus Temperatura, não toca nem atravessa o chamado ‘joelho’, local este onde ocorre a transformação da Perlita (parte superior) e da Bainita (parte mais inferior). A Martensita possui Estrutura Cristalina de tipo Tetragonal de Corpo Centrado e assim como a Ferrita apresenta a característica de ser ferromagnética.

FORMAÇÃO DA ESFEROIDITA (Cementita Globular)

A característica principal da Esferoidita é o que lhe confere o nome. Constituída de Ferrita e Cementita sendo esta em formato de esfera. A exemplo da Martensita e da Bainita é formada a partir de um Tratamento Térmico. Possui ductilidade e usinabilidade, pontos esses falhos em Ligas que possuam constituição Perlítica, Banítica ou Martensítica. Sua melhor ductilidade é decorrente da menor movimentação na interface entre a Ferrita e a Cementita e maior ao longo da Estrutura Cristalina, melhorando os movimentos relativos dentro de toda a Estrutura, aumentando, consideravelmente a ductiliade e tenacidade. Comum utilizar Ligas Perlíticas, Bainíticas ou Martensíticas e transformar em Esferoidita com o intuito de manter a dureza com melhor ductilidade.

A Martensita em si, não possui muita aplicação, uma vez que sua elevada dureza a torna bastante frágil o que já não ocorre com a Esferoidita. Esta é obtida através de um aquecimento até próximo da Temperatura Eutetóide (T = 727 °C) e mantida por um longo período de tempo (24 horas). Desta forma a Cementita se torna esférica e aprisionada em Matriz Ferrítica, sendo esta a responsável pela ductilidade.

A Esferoidita é resultado de microestruturas de Perlita, Bainita ou Martensita aquecidas em um processo lento de transformação. No caso da Perlita e Baninita estas devem ser aquecidas tal como explicado (lentamente e a T = 727 °C). Para o caso de uma microestrutura Martensítica, deve ser feito um Revenimento e alguns pontos no Processo são importantes:

Martensita Revenida: Ocorre entre 150 °C a 230 °C, dureza entre 60 RC a 65 RC.
Troostita: Ocorre entre 230 °C a 400 °C, dureza entre 48 RC a 52 RC.
Sorbita: Ocorre entre 400 °C a 500 °C, dureza entre 22 RC a 46 RC.
Esferoidita: Ocorre entre 650 °C a 740 °C, dureza abaixo de 22 RC, no geral abaixo de 20 RC.

A microestrutura Troostita, que literalmente significa ‘aquele que vem de Troost’ é uma homenagem ao químico francês Louis Joseph Troost (1825 – 1911). Além do Revenido pode ser obtida através da Transformação Isotérmica da Austenita, com uma Velocidade de Resfriamento ligeiramente menor que a crítica e num intervalo de Temperatura entre 500°C a 600 °C. Possui uma melhor ductilidade frente à Martensita, mas ainda assim é bastante frágil. A Troostita muitas vezes é chamada de Osmondita, homenagem ao engenheiro siderúrgico e cientista francês Floris Osmond (1849 – 1912).

Já a Sorbita, que significa ‘aquele que vem de Sorb’ é uma homenagem ao geólogo britânico Henry Clifton Sorby (1826 – 1908). Possui uma melhor ductilidade frente à Troostita, sendo esta intermediária entre a Sorbita e a Martensita. A Sorbita é a Martensita transformada, onde ela, a Martensita, perde muito Carbono e este se transforma em Ferrita. A nova Ferrita formada, mais a Cementita constituem a Sorbita.

FERROS FUNDIDOS E A FORMAÇÃO DA LEDEBURITA

Ferros Fundidos são Ligas Ferro-Carbono que possuem entre 2,1% a 4,3%, em peso, de Carbono. Seu ponto de fusão é menor que dos Aços o que facilita o Processo de Fundição e de Moldagem/Modelagem. Além do Ferro e do Carbono apresentam ainda de 1% a 3%, em peso de Silício. Existem 4 modalidades principais: Cinzento, Nodular, Branco e Maleável.

Quando se estuda Aços a palavra-chave é Austenita, já nos Ferros Fundidos a palavra-chave é Grafita. Existe uma reação que rege os Ferros Fundidos e esta trata da decomposição da Cementita em Grafita: Fe₃C → Fe₃(α) + C (Grafita). A formação de Grafita ocorre em função dos seguintes parâmetros:
– Percentual em peso de Carbono– Taxa de Resfriamento– Quantidade de Elementos pró-grafitantes (Si)– Percentual de impurezas na Liga

O resultado disso será uma microestrutura composta por grãos de Grafita onde o formato destes grãos é o que distiguirá as modalidades de Ferros Fundidos entre si, à exceção do Ferro Fundido Branco.

No gráfico acima, a Região I; compreende todas as temperaturas abaixo da Temperatura Eutetóide. A Região II; compreende todas as temperaturas entre a Temperatura Eutetóide e a Temperatura Eutética. A Região III compreende toda a fração de fase Líquida, ou Líquida + Austenita, ou seja, acima da Temperatura Eutética. Vale citar novamente que o percentual de Carbono nos Ferros Fundidos fica entre 2,1% de C (%D) até 4,3% de C (%E).

Ferro Fundido Cinzento

Possui de 2,5% de C até 4,0% de C; com 1,0% a 3,0% de Si. A presença de Si dificulta a formação de Fe₃C o que acaba favorecendo a formação de Grafita. Uma vez na fase Líquida, a Liga forma lamelas ou flocos de Grafita que ficam espalhadas pelo metal, quando em solidificação. Essa grafita confere a cor que dá nome à Liga. Circundando a Grafita pode-se ter Ferrita ou Perlita. O que vai definir qual microconstituinte vai circundar a Grafita é a Velocidade de Resfriamento.

Quando ocorre uma taxa de Resfriamento lenta, ao passar pela Temperatuta Eutetóide, a Austenita se transforma em Ferrita e Grafita, constituindo o Ferro Fundido Cinzento Ferrítico. Entretanto, se a taxa ou velocidade de Resfriamento for alta, a Austenita se transforma em Perlita resultando em um Ferro Fundido Cinzento Perlítico. É possível que haja uma velocidade intermediária o que resultará em um composto igualmente intermediário, onde a Grafita estará rodeada de Ferrita e esta inserida em matriz de Perlita. A Grafita em qualquer dos casos terá a forma de veias.

O Ferro Fundido Cinzento possui grande fragilidade, devido às veias de Grafita existentes. Possui baixa ductilidade, melhor em compressão. Desempenha um ótimo papel quando em absorção de vibrações.

Ferro Fundido Nodular (ou Dúctil)

Antes da Temperatura de fundição do Ferro Fundido Cinzento são acrescidos percentuais de Mg (magnésio) e Ce (Cério). Isso proporciona dois efeitos: 1 – A Grafita deixa de se apresentar como veios e passa a se apresntar na forma de nódulos esféricos e 2 – Isso permite a dessulfurização da Liga, reduzindo a quantidade de S (enxofre). Essa microestrutura permite um aumento na ductilidade e na resistência mecânica.

Com o resfriamento da Liga a Austenita passa a rejeitar o Carbono, o que ocorre devido ao Mg e ao Ce presentes. Com isso os veios de Grafita que se formariam normalmente em um Ferro Fundido Cinzento dão vez para a formação de Grafitas esféricas e a matriz para esta Grafita vai depender, assim como para o Ferro Fundido Cinzento, da velocidade ou taxa de Resfriamento.

A exemplo do que ocorre com o Ferro Fundido Cinzento, a matriz será Ferrítica se a velocidade de Resfriamento for lenta e terá matriz Perlítica se a velocidade de Resfriamento for alta. Pode ainda ser possível, após tratamento, uma matriz em Martensita Revenida.

Ferro Fundido Branco e a Ledeburita

Possui pouca quantidade de Si, não mais que 1%. O Si não permite a formação de Cementita (Fe₃C), resultando em formação de Grafita. Entretanto, pela baixa quantidade presente de Si, ocorre o contrário, ou seja, a formação de Cementita, sempre em conúbio com um Resfriamento rápido. Isso resulta em uma Liga muito dura, bastante frágil e de manuseio prático quase impossível.

Com o Resfriamento da Liga, um pouco antes da Temperatura Eutética (Região III, no gráfico), existe a formação de Austenita primária em fase Proeutética. Se ao transpor a Temperatura Eutética, for aplicada uma alta velocidade de Resfriamento, a fase Líquida, ao se solidificar manterá a Austenita primária e esta estará em uma matriz de Cementita (Região II, no gráfico), já que a pouca quantidade de Si não consegue permitir a formação de Grafita. Também é formada certa quantidade de Austenita Eutética, ao passar pela Temperatura Eutética. Em continuação ao Resfriamento, a Austenita, tanto a Primária quanto a Eutética, rejeitam Carbono e como a baixa quantidade de Si favorece a formação de Cementita, esta aumenta. Quando a Temperatura atinje o ponto Eutetóide, a Austenita (primária e eutética) se transformam em Perlita. Logo, ter-se-á uma Liga de microconstituinte Perlita em matriz de Cementita que é a constituição do Ferro Fundido Branco.

A Ledeburita é constituída da fase Austenita + Cementita (matriz), o que ocorre na Região II do gráfico. Quando se fala de Ledeburita se fala de Ferro Fundido Branco. Ledeburita, significa, literalmente, ‘aquele que vem de Ledebur’. Nome dado em homenagem ao metalurgista alemão Adolf Ledebur (1837 – 1906). Ela não existe em Temperatura ambiente, o mesmo que a Austenita. Entretanto a Austenita em presença de certos elementos de liga consegue manter estabilidade em Temperatura ambiente, é o caso do Aço Inoxidável Austenítico.

Ferro Fundido Maleável

Assim como o Ferro Fundido Nodular é uma melhora do Ferro Fundido Cinzento, o Ferro Fundido Maleável é uma melhora do Ferro Fundido Branco, por isso do seu nome. Caso o Ferro Fundido Branco seja aquecido em Temperaturas entre 800-900 °C, (Região II, no gráfico) por um tempo bastante prolongado, em atmosfera inerte, mesmo com a baixa quantidade de Si, essas condições permitem a formação de Grafita.

Logo a Cementira (Fe₃C) presente se decomporá e formará Grafita e esta terá como matriz, inicialmente, a Austenita. Com o resfriamento a Grafita estará em uma matriz de Ferrita ou Perlita. Esta matriz terá a composição de acordo com a velocidade de Resfriamento no ponto Eutetóide.

Para uma velocidade lenta de Resfriamento na proximidade do ponto Eutetóide, a Austenita se transformará em Ferrita. Logo a matriz será de Ferrita e esta circundará a Grafita. Portanto ter-se-á um Ferro Fundido Maleável Ferrítico. Para uma velocidade alta de Resfriamento na proximidade do ponto Eutetóide, a Austenita se transformará em Perlita. Logo a matriz será de Perlita e esta circundará a Grafita. Portanto ter-se-á um Ferro Fundido Maleável Perlítico. A transformação da Grafita neste caso lhe confere a forma de roseta, independente da matriz formada.