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FACULDADE DE TECNOLOGIA
SENAI “NADIR DIAS DE FIGUEIREDO”
ANDRÉ JOSÉ ALBERTINI
INFLUÊNCIA DA INOCULAÇÃO NA OBTENÇÃO DO FERRO
FUNDIDO CINZENTO
OSASCO
2012
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ANDRÉ JOSÉ ALBERTINI
INFLUÊNCIA DA INOCULAÇÃO NA OBTENÇÃO DO FERRO
FUNDIDO CINZENTO
Projeto apresentado à
Faculdade de Tecnologia
SENAI “Nadir Dias de
Figueiredo” em Processos
Metalúrgicos para inscrição do
Trabalho de Conclusão de
Curso sob a orientação técnica
do (a) Prof._ Jefferson Malavazi
e orientação metodológica do
Prof. Roberto Sanches Cazado
OSASCO
2012
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RESUMO
A inoculação tem se tornado uma das operações metalúrgicas mais importantes na
produção de fundidos com qualidade. De forma geral, a inoculação refere-se a
adição de diferentes ligas, a base de Silício, com o objetivo de formar grafita durante
a solidificação, elevar o número de células eutéticas e reduzir o tamanho das
dendritas de austenita.
O foco desta pesquisa é avaliar, por meio de experimentos desenvolvidos em uma
fundição, com inoculante Inofor 75NC, algumas características, como o efeito da
variação da solidificação do ferro fundido cinzento e a variação na formação da
grafita com ou sem a adição de inoculante, através da análise térmica que é
amplamente utilizada como método de controle de processos metalúrgicos, além de
análise metalográfica e propriedades mecânicas.
A metodologia de pesquisa irá comparar e analisar três parâmetros no
comportamento do efeito do teor de inoculante, na solidificação do ferro fundido
cinzento que controla as propriedades mecânicas que são influenciadas pelo
tamanho e morfologia dos veios de grafite.
As formas de análises dos resultados terão como base análise térmica, metalografia
e propriedades mecânicas. Espera-se que com a adição de inoculante melhorar a
qualidade do ferro fundido.
Palavras chave: Operações metalúrgicas. Células eutéticas. Dendritas de austenita.
Teor de inoculante. Solidificação do ferro fundido cinzento.
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA COM SINTESE DA
BIBLIOGRAFIA FUNDAMENTAL ............................................................ 5
2. OBJETIVO GERAL ............................................................................. 6
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................ 6
3. PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO .......... 7
4. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................... 7
5. FORMAS DE ANÁLISE DOS RESULTADOS .................................... 9
REFERÊNCIAS ......................................................................................... 9
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1. INTRODUÇÃO
A inoculação tem se tornado uma das operações metalúrgicas mais
importantes na produção de ferros fundidos com qualidade. De forma geral, a
inoculação refere-se a adição de diferentes ligas, a base de Silício, com o objetivo
de formar grafita durante a solidificação, elevar o número de células eutéticas e
reduzir o tamanho das dendritas de austenita e otimizar as propriedades mecânicas.
O foco desta pesquisa é avaliar, através de experimentos desenvolvidos em
uma fundição, a influência da inoculação, de algumas características tais como,
como o efeito da variação da solidificação do ferro fundido cinzento e a variação na
formação da grafita. Esta avaliação será feita através da análise térmica que é
amplamente utilizada como método de controle de processos metalúrgicos, além de
análise metalográfica e propriedades mecânicas.
O projeto de pesquisa justificasse pela necessidade de verificar a real eficácia
do inoculante em relação a solidificação, microestrutura, entre outras características
de grande importância, responsáveis pela qualidade do produto.
Bibliografia fundamental
Segundo (YURY, MIKHAIL, 1999) A inoculação tem se tornado uma das operações
metalúrgicas mais importantes na produção de fundidos com qualidade. De forma
geral, a inoculação refere-se a adição de diferentes ligas, a base de Silício, com o
objetivo de formar grafita durante a solidificação, elevar o número de células
eutéticas e reduzir o tamanho das dendritas de austenita. Os ferros fundidos
cinzentos são materiais largamente aplicados tecnologicamente. Apesar da
utilização preponderante de moldes de areia, a utilização crescente desse tipo de
material em aplicações de maior responsabilidade nos últimos anos tem incentivado
o uso de moldes com maior capacidade de extração de calor que permitem a
obtenção de peças fundidas com melhor qualidade.
"A solidificação do ferro fundido cinzento é controlada pela adição de inoculantes e
as propriedades mecânicas são influenciadas pelo tamanho e morfologia dos veios
de grafite." (YURY, MIKHAIL, 1999).
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A análise térmica consiste em um método clássico de determinação de diagramas de
fases binários. A partir da fusão e posterior resfriamento de um número significativo
de
ligas
de
diferentes
composições
químicas,
capazes
de
caracterizar
completamente os campos estruturais do estado líquido até à temperatura ambiente.
O método baseia-se em medidas de temperatura ao longo da solidificação através
de termopares inseridos no metal, e com resfriamento suficientemente lento, de
modo a caracterizar uma sucessão de estados de equilíbrio, ou seja, evitando-se
transformações estruturais decorrentes de ativação térmica.
"Os resultados da análise térmica na solidificação permitem a determinação
experimental de importantes variáveis térmicas que são fundamentais para
correlações com a estrutura final de solidificação" (STEFANESCU, 2005).
Podendo-se citar: tempo local de solidificação,
velocidades de deslocamento das isotermas liquidus e
solidus, taxa de resfriamento à frente da isoterma liquidus,
que são determinantes na formação da morfologia da
macroestrutura e nas dimensões das redes celulares ou
dendríticas da microestrutura de solidificação (GARCIA.
2001).
Cabe também mencionar a importância da correta
determinação do coeficiente transitório de transferência
de calor metal/molde, principalmente para fundição em
moldes metálicos ou refrigerados, tendo em vista a sua
influência imediata sobre as já mencionadas variáveis
térmicas de solidificação (FERREIRA, 2005; SPINELLI,
2006).
2. OBJETIVO GERAL
Avaliar o efeito do inoculante de diferentes percentuais de inoculação, na
solidificação do ferro fundido cinzento para fabricação do cilindro mestre do sistema
de freio.
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Determinar percentuais de inoculante adicionados;
- Avaliar as curvas de resfriamento para cada percentual de inoculante utilizado;
- Avaliar o efeito da variação do teor de inoculante na formação da grafita;
- Verificar o efeito da variação do teor de inoculante na solidificação do ferro fundido;
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3. PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA DE
EXECUÇÃO
Etapas do TCC
Jan
Fev
Mar
Abr
Escolha do tema
Elaboração do plano de trabalho
Levantamento bibliográfico
Seleção de referências bibliográficas
Obtenção do material bibliográfico
Leitura e fichamento
Análise e interpretação
Redação da pesquisa bibliográfica
Aplicação da pesquisa piloto
Reformulação do projeto e alteração de
instrumento de pesquisa
Codificação, apuração e tabulação
Análise de dados
Interpretação dos resultados e conclusões
Redação do relatório
Digitação
Apresentação final
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 FERRO FUNDIDO UTILIZADO NOS ESTUDOS
Este processo foi realizado na Fundição Continental, em Várzea Paulista-SP.
Durante o processo de fabricação dos ferros fundidos, o fundidor usa os resultados
da análise química (principalmente %CE, %C e %Si) do metal ainda no forno, para
corrigir a composição e assim conseguir atingir a composição objetivada.
Mai
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- retirando-se uma amostra do metal líquido com uma concha, vazando-o em uma
coquilha metálica e enviando a amostra coquilhada ao laboratório para análise por
espectrometria de emissão óptica;
- Forno utilizado: forno de indução (H);
- Composição química do ferro fundido cinzento utilizado (corrida 161).
CARACTERÍSTICAS DO MATERIAL.
MATERIAL UTILIZADO: MATERIAL EQUIVALANTE AO GG 20.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA:
CE
4,49
C
3,59
Si
2,33
Mn
0,49
P
0,038
S
0,020
Ti
0,042
FERRO FUNDIDO CINZENTO HIPEREUTÉTICO E MATRIZ FERRÍTICA
TIPO E DISTRIBUIÇÃO DA GRAFITA: D e E
FORMA: I
CE: (4,50%) SEM INOCULANTE, (4,52%) 0,06 % DE INOCULANTE, (4,53%) 0,12%
DE INOCULANTE.
4.2 INOCULAÇÃO
PARAMÊTROS PARA INOCULAÇÃO:

SEM INOCULANTE;

COM 0,06 % DE INOCULANTE;

COM 0,12 % DE INOCULANTE.
Especificação do inoculante utilizado:
Material
INOFOR 75 NC
Fornecedor
FORMILIGAS
Gran. (mm)
*
Si
74 /79 %
* Conforme solicitação do cliente
Ca
0,8/1,3%
Composição química
(% em peso)
Ba
0,8/1,3%
Al
1,2%
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5. FORMAS DE ANÁLISE DOS RESULTADOS
Dentro do objetivo da pesquisa, irei utilizar as seguintes metodologias:

Na analise térmica pretende-se a curvas de resfriamento; através de software
específico;

Pelas propriedades mecânicas pretende-se analisar resistência a tração e
dureza. Conforme NBR 6589 : Peças em ferro fundido cinzento classificadas
conforme a resistência à tração;

Na análise metalográfica avaliar microestrutura.
REFERÊNCIAS
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. A 247: Rec.Pratice for
evaluating the microstructure of graphite in gray iron. Philadelphia, 2006.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6589: Peças em ferro
fundido cinzento classificadas conforme a resistência à tração. São Paulo, 1986.
BRANCO, C.H.C. Metalurgia dos Ferros Fundidos Cinzentos e Nodulares, São
Paulo, Ed. IPT, 1977.
CALLISTER, W.D.Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. Rio de
Janeiro, Ed. LTC, 2002
CHIAVERINI, V. Aços e Ferros Fundidos. São Paulo, Ed. ABM, 2002.
DURAN, P.V. Emprego de analise térmica na solidificação de ferros fundidos.
1985. 86p.
FUOCO, R. et al. Otimização do uso de inoculantes em ferros fundidos
cinzentos utilizando análise térmica. CONAF, 2005.
MERICAN SOCIETY FOR METALS METALS INTERNATIONAL HANDBOOK
COMMITTEE. In: AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals Handbook:
Casting. 9 ed. Metals Park, 1988, Ohio, v.15.
SOUZA, S.A. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos. São Paulo, Ed. Edgard
Blucher Ltda. 1982.
YURY S. Lerner, Inoculação em ferro fundido. Univ. of Northern Iowa, Cedar Falls,
Iowa. Mikhail V. Riabov, Iroquois Foundry (Citation Corp.), Browntown, Wisconsin
(Modern Casting Junho 1999).