Aula 4 ferro

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Aula 4 ferro

  1. 1. Profº Villardo 1 Profº Roberto Villardo
  2. 2. Profº Villardo 2 Ferro e Aço O FERRO (Fe) Ferro (Fe) e suas Ligas O Fe é um metal que se caracteriza por apresentar várias fases alotrópicas, apresenta ponto de fusão a 1538 ºC, abaixo dessa temperatura ele cristaliza-se.
  3. 3. Profº Villardo 3 Ferro e Aço Os materiais metálicos ferrosos classificam- se como: • Ferro Puro; • Eletrolíticos; • Comercial (Esponja, Armco, Pudlado); • Ligas de Ferro-Carbono (Fe-C) • Comuns (Maleáveis, Não maleáveis, Maleabilizáveis); • Especiais ou Complexas
  4. 4. Profº Villardo 4 Ferro e Aço • Ligas de Adição ou Fe-Ligas Não Maleáveis: • Ferro Gusa • Ferro Fundido • Ligas de Adição ou Fe-Ligas Maleáveis: • Ferro (Nodular, Fundido e Inoculado) • Aço (De origem fundida ou plástica)
  5. 5. Profº Villardo 5 Ferro e Aço
  6. 6. Profº Villardo 6 Ferro e Aço 5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sinter<50mm 6mm< Minério <40mm granulado Em detalhe Carga
  7. 7. Profº Villardo 7 Ferro e Aço Minério de ferro O minério de ferro é retirado do subsolo, porém muitas vezes é encontrado exposto formando verdadeiras montanhas. Os principais minérios de ferro são a Hematita e Magnetita. Para retirar as impurezas, o minério é lavado, partido em pedaços menores e em seguida levados para a usina siderúrgica.
  8. 8. Profº Villardo 8
  9. 9. Profº Villardo 9 II – Ferro e Aço O ferro é encontrado na natureza geralmente sob a forma de óxidos, nos minérios de ferro dos quais é extraído quase sempre em forte aquecimento, em presença de coque ou carvão de madeira em fornos adequados (Alto- Forno), nos quais o óxido é reduzido e ligado ao carbono. Forma-se assim uma liga de Fe-C que, depois de refinada, transforma-se em matéria prima, para o fabrico da grande maioria das peças metálicas, atualmente empregadas, apresentando excelentes propriedades mecânicas e custo relativamente baixo. Ferro e Aço
  10. 10. Profº Villardo 10 Definição de Ferro e Aço Estes produtos são obtidos por via líquida, isto é, são elaborados no estado de fusão. São chamados: • Aços quando possuem de 0,008 a 2,11% C. • Ferro quando possuem teores de carbono até 6,7% C. Ferro e Aço
  11. 11. Profº Villardo 11 Habitualmente essa liga contém outros elementos como Manganês (Mn), Silício (Si), Enxofre (S) e Fósforo (P), que em baixo teores são considerados impurezas normais. Ferro e Aço
  12. 12. Profº Villardo 12 O aço é um produto resultante do(a): • Refino do gusa bruto no conversor Bessemer ou a Oxigênio; • Refino do gusa bruto com sucata de aço e Fofo em fornos Siemens- Martin, Elétrico, etc; • Repuxão de sucata de aço em qualquer forno menos do tipo conversor. Ferro e Aço
  13. 13. Profº Villardo 13 Ferro e Aço
  14. 14. Profº Villardo 14 Ferro e Aço
  15. 15. Profº Villardo 15 Ferro e Aço Tipo de forno Combustível Tipo de carga Capacidade de carga Vantagens Desvantagens Conversor Bessemer Injeção de ar comprimido. Gusa líquido. 10 a 40 ton. Ciclo curto de processamento (10 a 20 minutos). Impossibilidade de controle do teor de carbono. Elevado teor de óxido de ferro e nitrogênio no aço. Gera poeira composta de óxido de ferro, gases e escória. Conversor Thomas Injeção de ar comprimido. Gusa líquido, cal. Em torno de 50 ton. Alta capacidade de produção. Permite usar gusa com alto teor de fósforo. O gusa deve ter baixo teor de silício e enxofre. Elevado teor de óxido de ferro e nitrogênio no aço. Gera poeira composta de óxido de ferro, gases e escória. Conversor LD Injeção de oxigênio puro sob alta pressão. Gusa líquido, cal. 100 ton. Mínima contami- nação por nitrogênio. Gera poeira composta de óxido de ferro, gases e escória. Forno a arco elétrico. Calor gerado por arco elétrico. Sucata de aço + gusa, minério de ferro, cal. 40 a 70 ton. Temperaturas mais altas. Rigoroso controle da composição química. Bom aproveitamento térmico. Pequena capacidade dos fornos. Custo operacional. Forno de indução Calor gerado por corrente induzida dentro da própria carga. Sucata de aço. Em torno de 8 ton. Fusão rápida. Exclusão de gases. Alta eficiência. Pequena capacidade dos fornos. Custo operacional.
  16. 16. Profº Villardo 16 Ferro e Aço O FERRO (Fe) O Fe é um metal que se caracteriza por: • Apresentar várias fases alotrópicas; • Apresentar ponto de fusão a 1538ºC. • É dividido em: • Puro; • Gusa; • Fundido; • Ligas.
  17. 17. Profº Villardo 17 Ferro Puro Eletrolítico: Obtido através da eletrólise de sais ferrosos e apresenta alto índice de pureza. É empregado atualmente sob as formas de tubos. Por ser de difícil produção torna-se caro, sendo usado apenas em laboratórios. Esponja: Proveniente da redução dos óxidos de ferro e à baixa temperatura (Máx. 1100°C), sem fusão da matéria. O ferro é separado da ganga eletromagneticamente e briquetado; usado na metalurgia do pó e como redutor em solução ácida. Como exemplo: Varetas para soldas, mancais e retentores auto- lubrificáveis. . Ferro e Aço
  18. 18. Profº Villardo 18 Armco: É obtido em forno Siemens-Martin num processo parecido com a do aço; Apresenta boa res. à corrosão, boa condutibilidade elétrica. Indicado para peças esmaltadas ou porcelanizadas. Pudlado: Obtido no “estado pastoso” onde se aplica o forjamento ou laminação (pudlagem). Nesse trabalho de deformação a escória é em grande parte expulsa da massa permanecendo o restante em forma de inclusões. Fácil de soldar, boa res. à corrosão, à fadiga e Vibrações. É usado em parafusos e estojos correntes, engates, etc. Ferro e Aço
  19. 19. Profº Villardo 19 Ligas de Fe-C Comuns: São as que apresentam em sua composição elementos normais (C, S , Mg, Si, Ph), em porcentagem controlada. Ligas de Fe-C Especiais ou Complexas São as que apresentam em sua composição elementos diferentes, além dos comuns. Quando o percentual de carbono é baixo, este metalóide se apresenta combinado com o ferro sob forma de Carbureto (Fe3C) ou Cementita. Com teores mais elevados esta substância se decompõe ficando o Carbono livre sob a forma de grafita. Ferro e Aço
  20. 20. Profº Villardo 20 Ferro Gusa É o produto da redução do minério de ferro no alto forno, contendo elevado teor de carbono. A presença do carbono torna o material: • Duro; • Frágil; • Não maleável; • Fundível e • Impuro (S, P, Si, Mg, etc) Ferro e Aço
  21. 21. Profº Villardo 21 Ferro Gusa (Cont.) Estando o alto forno carregado, por meio de dispositivo especial injeta-se ar em seu interior. O ar ajuda a queima do carvão coque, que ao atingir 1200ºC derrete o minério. O ferro ao derreter-se deposita-se no fundo do alto forno. A este ferro dá-se o nome de ferro- gusa ou simplesmente gusa. Ferro e Aço
  22. 22. Profº Villardo 22 FERRO GUSA (Cont.) As impurezas ou escórias por serem mais leves, flutuam sobre o ferro gusa derretido. Através de duas aberturas especiais, em alturas diferentes são retiradas, primeiro a escória e em seguida o ferro-gusa, que é despejado em panelas chamadas CADINHOS. O ferro-gusa derretido é levado no cadinho e despejado em formas denominadas lingoteiras. Uma vez resfriado, o ferro-gusa é retirado da lingoteira recebendo o nome de LINGOTE DE FERRO GUSA Ferro e Aço
  23. 23. Profº Villardo 23 FERRO GUSA (Cont.) Aplicação O ferro gusa é utilizado basicamente como principal matéria prima para a fabricação de ferro fundido e aços. Para a transformação em aço o mesmo é transportado ainda no estado líquido. No estado sólido, é utilizado para a fabricação do fero fundido. É basicamente uma liga de ferro-carbono com alto teor de carbono e teores variáveis de Si, Ma, P e S. Existem vários tipos, devido à natureza das matérias primas empregadas no alto forno e ao processo de produção. Ferro e Aço
  24. 24. Profº Villardo 24 FERRO GUSA (Cont.) De um modo geral, a maioria dos ferros gusas possíveis de serem obtidos em alto-forno está compreendida na seguinte faixa de composição: Ferro e Aço
  25. 25. Profº Villardo 25 Ao se quebrar um lingote de ferro gusa sua parte interna apresenta as tonalidades branca(prateada) ou cinzenta. No primeiro a predominância da cementita o que torna o gusa duro, frágil e de elevado ponto de fusão, servindo apenas para produção do aço. No segundo a predominância é da grafita(C livre), usado para fundição e parte, também, na produção do aço. Ferro e Aço
  26. 26. Profº Villardo 26 Ferro Fundido (Fefo) O fefo é o produto da segunda fusão (refusão) do gusa. Teores de carbono entre 2,11 e 6,7 É o produto de grande aplicação nas industriais devido aos seguintes fatores: • Baixo custo; • Boa capacidade de absorver vibrações (Amortecedores); • Alta res. à compressão e ao desgaste; • Boa res. à fadiga e concentrações de tensões; • Facilidade de obtenção de peças complexas na fundição. Ferro e Aço
  27. 27. Profº Villardo 27 Quanto à sua constituição o fefo pode ser : Cinzento: Mostra uma cor escura ao fraturar e apresenta elementos de liga tais como o Carbono(C) e o Silício(S). Branco: Mostra uma cor clara ao fraturar diferenciando, em sua formação, apenas no processo de fabricação. OBS: O carbono total é a soma do carbono combinado na cementita (cinzento) e do carbono grafítico (branco). Mesclado: Coloração mista entre o branco e o cinzento; apresenta variável de ambos. Ferro e Aço
  28. 28. Profº Villardo 28 Alta Resistência: É constituído de ferrita, perlita, e grafita, também conhecido com o nome de fonte acerada. Produtos Maleáveis São as ligas Fe-C e apresentam plasticidade. Obtido a partir de ferro fundido branco mediante a um T. Térmico que transforma todo Fe combinado em grafita na forma de nódulos. Ferro e Aço
  29. 29. Profº Villardo 29 Ferro Nodular ou Dúctil: Obtido pelo acréscimo de pequenas quantidades de Mg e Ce à panela com a qual se consegue a grafita (Nódulos ou Esferas), para distribuição uniforme. Se a este ferro adicionarmos até 3,5% Ni, ele se torna inoxidável. Suas principais características são: • Alta tenacidade; • Fluidez; • Alongamento até 18% (recozido); • Res. Ao desgaste; • Soldabilidade; • Usinabilidade (Maior que o Fe Cinzento); • Temperabilidade. Ferro e Aço
  30. 30. Profº Villardo 30 Inoculado ou metal MEEHANITE: É o “intermediário” entre o Ferro e o aço fundidos. Suas características são: • Res. Mecânica; • Res. ao calor; • Res. ao desgaste; • Res. corrosão. Ferro e Aço
  31. 31. Profº Villardo 31 Ferro e Aço
  32. 32. Profº Villardo 32 DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO Fe - Fe3C 0,77 4,3 Fe Puro Fe Gusa Fofo Etetóide

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