Características do ferro fundido dúctil

O ferro fundido dúctil distingue‑se dos ferros fundidos cinzentos tradicionais pelas suas propriedades mecânicas excecionais — nomeadamente elasticidade, resistência a impactos e capacidade de alongamento. Estas características resultam da forma esferoidal das partículas de grafite presentes na sua estrutura.

Definição dos Ferros Fundidos

A classificação dos produtos à base de ferro pode ser estabelecida em função do teor de carbono no metal base:

• Ferro: 0 a 0.1% C,
• Aço: 0.1 a 1.7% C,
• Ferro fundido dúctil: 1.7 a 5% C

Abaixo de 1,7% de carbono, a solidificação forma austenite, um material monofásico no qual todo o carbono permanece em solução sólida. Acima de 1,7% de carbono, o excesso já não pode ser dissolvido na estrutura metálica e solidifica como uma segunda fase, sob a forma de grafite (carbono puro) ou de carboneto de ferro (Fe₃C). O ferro fundido é, portanto, um material multifásico com estrutura complexa, sendo os constituintes mais frequentes:

• Ferrite (Feα)
• Perlite (Feα + Fe3C). 

Outros elementos presentes em pequenas quantidades influenciam significativamente a estrutura, as propriedades mecânicas e o comportamento durante a fundição. O silício (geralmente entre 1 e 3%) desempenha um papel fundamental e faz do ferro fundido uma liga ternária: ferro, carbono e silício.

Diferentes tipos de ferro fundido

O termo “ferro fundido” abrange uma grande variedade de ligas Fe–C–Si. É comum classificá‑las segundo:

• A morfologia da grafite;
• A estrutura da matriz metálica (ferrítica, perlítica, etc.).

Influência da forma da Grafite

Nos ferros fundidos cinzentos, a grafite apresenta‑se sob a forma de lamelas, razão pela qual estes são também denominados ferros fundidos com grafite lamelar (FGL). Cada lamela constitui um ponto de concentração de tensões que pode originar fissuração.

Para reduzir este efeito, a metalurgia desenvolveu técnicas para controlar:

• o tamanho das lamelas;
• a sua orientação e distribuição.

Numa primeira fase, a centrifugação permitiu obter lamelas finas, melhorando significativamente as propriedades mecânicas. Um avanço decisivo ocorreu em 1948, quando investigadores nos Estados Unidos e no Reino Unido conseguiram produzir ferro fundido com grafite esferoidal, designado ferro fundido com grafite esferoidal (FGE) ou ferro fundido dúctil.

A grafite assume uma morfologia esférica, eliminando trajetórias preferenciais de propagação de rotura. A obtenção desta forma esferoidal resulta da introdução controlada de uma pequena quantidade de magnésio num ferro fundido base previamente dessulfurado.

Propriedades do ferro fundido dúctil

O ferro fundido dúctil apresenta características mecânicas excecionais, diretamente relacionadas com a grafite esferoidal:

• resistência à tração,
• resistência ao impacto,
• elevado limite elástico,
• boa capacidade de alongamento.

Estas características podem ser ainda otimizadas através:

• controlo da análise química;
• tratamento térmico da matriz matálica.

O ferro fundido dúctil mantém as características tradicionais dos ferros fundidos, decorrentes do seu elevado teor em carbono:

• resistência a compressão,
• capacidade de moldagem,
• resistência à abrasão,
• capacidade de maquinação,
• resistência à fadiga.

Tubos e acessórios em ferro fundido dúctil PAM

Todos os tubos e acessórios PAM são produzidos em ferro fundido dúctil de acordo com as normas EN 545 e ISO 2531.

Nota 1:
Por acordo entre o fabricante e o cliente, o limite convencional de elasticidade a 0.2 % (Rp0,2) pode ser medido. Não deverá ser inferior a::

• 270 MPa se A ≥ 12 % para DN 40 a 1000 ou ≥ 10 % para DN > 1 000 ;
• 300 MPa nos restantes casos.

Comparação das propriedades dos diferentes tipos de ferro fundido para tubos centrifugados

A dureza de Brinell não deverá exceder:

• 230 HB para tubos,
• 250 HB para acessórios e componentes.

Para componentes soldados, é admissível uma dureza de Brinell superior na zona afetada pelo calor adjacente à soldadura.