O documento discute as propriedades e aplicações do ferro fundido cinzento. Ele descreve que o ferro fundido cinzento possui boa resistência mecânica, excelente usinabilidade, boa resistência ao desgaste e capacidade de amortecimento. Além disso, discute como suas propriedades dependem da composição química e microestrutura, especialmente em relação ao tipo e morfologia da grafita presente.

1. Ferro fundido cinzento

2. Introdução
Como em qualquer liga metálica, existe uma conexão íntima entre todas as características do ferro
fundido e a sua estrutura, conexão essa que, no caso particular do ferro fundido cinzento é menor e
mais complexa (CHIAVERINI, 1996).
A resistência e a ductilidade são muito maiores sobre cargas de compressão, porém os ferros cinzentos são
altamente eficientes no amortecimento de energia vibracional, sendo muito indicados e utilizados para
aplicações expostas a vibrações, tais como as estruturas de base para máquinas e equipamentos pesados,
além de exibir uma alta resistência ao desgaste.
Em termos de engenharia, sua capacidade de amortecimento é alta, o que permite a este tipo de metal
largas aplicações (VAN VLACK, 1984).
O ferro fundido cinzento é um dos materiais de melhor fundibilidade e apresenta uma das mais baixas
temperaturas de fusão dentre as ligas ferrosas.
Sua contração na passagem líquida para sólido é baixa, favorecendo a obtenção de peças sem defeitos
internos. Para a maioria das aplicações pode ser utilizado no estado bruto de solidificação.

3. Introdução
Esta é, dentre os ferros fundidos, a liga mais usada, devido aos seus característicos de:
- fácil fusão e moldagem
– boa resistência mecânica
– excelente usinabilidade
– boa resistência ao desgaste
– boa capacidade de amortecimento

4. Introdução
Os ferros fundidos cinzentos apresentam-se dentro de uma faixa de composição química muito ampla:
Cr – 2,5% a 4,00%
Si – 1,00% a 3,00%
Mn – 0,20% a 1,00%
P – 0,02% a 1,00%
S – 0,02% a 0,25%
É frequente ainda, incluir outros componentes de liga, visando mudar certas características do

5. Pode-se prever, com razoável aproximação, as propriedades dos ferros fundidos cinzentos, em função da
sua composição química, principalmente teores de carbono grafítico e silício, da espessura das peças e
da forma como a grafita se apresenta.
White (1998) assume que dentro das classes 20 a 60 (ASTM A 48) as seguintes propriedades aumentam
com o aumento do nível da classe:
– Todas as resistências mecânicas, incluindo resistência a elevadas temperaturas,
– Acabamento superficial após usinagem,
– Módulo de Elasticidade
– Resistência ao desgaste
Por outro lado, as seguintes propriedades decrescem:
– Usinabilidade
– Resistência a choque térmico,
– Capacidade de amortecimento,
– Preenchimento de seções finas.

6. A morfologia em placas da grafita é a forma de crescimento “natural” nesta classe de
materiais. Normas como DIN EN ISO 945 ou a ASTM A 247 (vide tabela 2-16 apresentam
abordagem semelhante a este assunto, subdividindo a morfologia a grafita em cinco tipos,
conforme tabela abaixo:
A técnica de inoculação é utilizada
na produção de ferros fundidos
cinzentos como forma de
controlar o super-resfriamento do
eutético, e, portanto o tipo de
grafita formada, potencializando a
nucleação da grafita evitando o
super- resfriamento excessivo,
limitando o grau de ramificação da
grafita facilitando a formação de
grafita tipo A, Walton (1981).

7. Correlação entre microestrutura e propriedades
As propriedades mecânicas dos ferros fundidos estão condicionadas à estrutura final obtida, isto é, dependem da
matriz metálica, da morfologia e quantidade de grafita e ainda do tamanho e distribuição das células eutéticas,
que por sua vez são determinadas durante a solidificação pela ação combinada dos efeitos de composição,
velocidade de resfriamento, nucleação e da velocidade de crescimento das células eutéticas.
Deve-se ressaltar ainda que a resistência da ferrita está relacionada ao tipo e quantidade de elementos de liga, que se
encontram em solução sólida neste microconstituinte. Quando a quantidade de grafita presente na microestrutura é
maior, ocorre geralmente uma diminuição da resistência dos ferros fundidos cinzentos devido ao efeito de
entalhe ainda mais pronunciado, pois os veios de grafita tornam-se mais longos.
Além disso, deve-se atentar para o fato de que o próprio aumento da quantidade de grafita presente na
microestrutura tem o efeito de diminuir a resistência mecânica, visto que esta fase possui menor resistência
mecânica que a matriz metálica.

8. Efeitos de alguns elementos de liga

9. Dureza: Variações no tamanho e distribuição da grafita podem causar grandes diferenças na medida de durezas, conforme
ilustrado na tabela adaptada do ASM Handbook (1998), onde provavelmente a matriz seja de martensita não revenida.
Os ferros fundidos cinzentos que possuem
regiões coquilhadas, têm elevada dureza,
podendo ser utilizada em aplicações onde se
necessite elevada resistência ao desgaste,
desde que não se tenha solicitação muito
crítica ao impacto, por esta razão, Esses
materiais, em geral, possuem elementos
formadores de carbonetos em sua
Composição. Quando os ferros fundidos
cinzentos não possuem regiões coquilhadas,
Souza Santos (1991) recomenda a utilização
de materiais com matrizes de perlita fina,
sendo ainda indicado que a grafita seja
exclusivamente do tipo A.

10. Usinabilidade
Os ferros fundidos cinzentos possuem, de modo geral, boa usinabilidade, pois a presença de grafita na
microestrutura proporciona, além de uma auto lubrificação, a necessária quebra de cavacos. Em geral, os
critérios para avaliação da usinabilidade estão relacionados aos seguintes fatores:
1. Vida útil da ferramenta de corte;
2. Potência necessária a usinagem, e
3. Acabamento superficial e precisão dimensional
Apesar do importante papel desempenhado pela morfologia da grafita em relação a usinabilidade, a vida útil
das ferramentas depende também da matriz metálica. Assim, matrizes ferríticas obtidas, tanto no estado bruto
de fusão, quanto após tratamento térmico de recozimento, possibilitam usinagem fácil, devido a sua dureza
relativamente baixa, e da presença de silício. Quando a matriz é perlítica, a velocidade de corte torna-se
menor, correspondendo às menores velocidades, as estruturas de menor espaçamento interlamelar, perlita

11. Propriedades físicas
A densidade (ρ) depende da temperatura e composição, e de um modo geral quanto maior a quantidade
de grafita menor a densidade.
Condutividade térmica (λ) é influenciada pela quantidade, forma e distribuição da grafita que atua como
dissipadora de calor, devido a sua alta condutividade térmica.
Resistividade elétrica (ρ) , ou resistência específica, é função da estrutura da grafita, constituintes e
composição da matriz e temperatura.
Expansão térmica ou coeficiente de dilatação térmica longitudinal (α), a princípio depende da
estrutura da matriz da liga, onde matrizes martensítica e ferrítica apresentam coeficientes de expansão
linear maiores que matrizes perlíticas.

12. Tratamento térmico dos ferros fundidos cinzentos
Alívio de tensões ou envelhecimento artificial: Pode-se ainda dizer que esse é o tratamento térmico mais utilizado em ferro
fundido cinzento. As peças de ferro fundido, ao resfriar a partir do estado líquido ficam sujeitas a tensões internas devido a
diferenças as velocidades de resfriamento em diversas secções e às mudanças estruturais com conseqüente aparecimento de
variações de volumes não uniformes. As tensões assim originadas podem causar empenamento das peças ou mesmo fissuras e
sua ruptura.
Envelhecimento artificial: Consiste no processo de aquecer as peças a uma temperatura geralmente inferior à faixa de
transformação da perlita em austenita, durante um tempo determinado.
O resfriamento, após aquecimento para alívio de tensões,
deve ser conduzido com cuidado, pois um resfriamento
rápido pode originar novas tensões internas. Recomenda-
se, assim, que as peças sejam resfriadas no forno de
aquecimento até a temperatura atingir 290°C, quando,
então, podem ser resfriadas ao ar. Com peças de forma
complexa, é recomendável que o resfriamento no interior
do forno seja feito até a temperatura atingir 90°C.

13. Recozimento
O objetivo principal do recozimento é melhorar a
usinabilidade do ferro fundido cinzento, para o que
ele deve ser aquecido à temperatura
correspondente à zona crítica para propiciar uma
alteração da sua estrutura. A resistência mecânica
e a dureza diminuem, ao mesmo tempo que as
tensões internas são totalmente aliviadas.
A figura a seguir mostra os Ciclos de recozimento
recomendados para ferros fundidos cinzentos
(curvas B, B1 e C):

14. Normalização
Esse tratamento é utilizado para melhorar as propriedades
mecânicas do ferro fundido:
● resistência à tração e dureza
● ou com o objetivo de restaurar as propriedades do
estado bruto de fusão
Caso a estrutura tenha sido alterada por outro processo de
aquecimento, como, por exemplo, grafitização ou pré
aquecimento ou aquecimento posterior associados com
soldagem de reparo. A faixa de temperaturas é de 885°C a
925°C, acima, portanto, da zona crítica, devendo o material
ser mantido na temperatura escolhida durante cerca de 25
minutos por cm de secção; segue-se resfriamento ao ar
tranqüilo.
É importante notar que a normalização é um processo de
amolecimento para ferros fundidos cinzentos sem elementos
de liga e um processo de endurecimento para ferros fundidos

15. Têmpera e revenido
O objetivo desse tratamento é aumentar a resistência mecânica e a dureza, e, conseqüentemente, a
resistência ao desgaste do ferro fundido cinzento. Esta última propriedade pode melhorar cerca de 5
vezes em relação à resistência ao desgaste do ferro fundido cinzento perlítico.
O aquecimento pode ser feito em fornos, em banhos de sal ou o endurecimento pode ser obtido por chama ou
por indução. Nestes últimos casos – aquecimento por chama ou por indução – o ferro fundido deve conter uma
quantidade relativamente grande de carbono combinado, devido ao tempo muito curto disponível para a
solução do carbono na austenita.
A temperatura de aquecimento situa-se acima da zona crítica de modo que ocorra formação de austenita e o
tempo de permanência á temperatura depende da composição do material, sendo o necessário para que haja
suficiente solução de carbono.

16. Tratamentos isotérmicos
A curva TTT demonstra que os ferros fundidos podem ser submetidos a tratamentos isotérmicos como
austêmpera e martêmpera: Na austêmpera, a estrutura final é a bainita. O resfriamento é levado a efeito
em banho de sal, óleo ou chumbo, mantidos entre 230°C e 425°C.
A martêmpera produz uma estrutura martensítica, sem resultar em tensões elevadas como acontece com a
têmpera usual; deve-se, contudo, proceder a um revenido posterior. A martêmpera, por outro lado,
permite obter uma dureza final maior do que a da austêmpera; essa diferença é, entretanto,
eventualmente diminuída, devido ao revenido da martêmpera.
De qualquer modo, os tratamentos isotérmicos conferem às peças de ferro fundido cinzento maior
tenacidade do que no caso da têmpera e revenido com mesma dureza.

17. Endurecimento superficial
Finalmente, o ferro fundido cinzento pode ser submetido ao processo de endurecimento superficial, por
chama ou por indução.
O endurecimento superficial produz uma camada externa martensítica dura e de alta resistência
ao desgaste e um núcleo, que no tratamento não atingiu a temperatura de transformação, mais
mole.
O resfriamento, após a aplicação da chama, depende do método utilizado no processo.
Quando o aquecimento da superfície for progressivo, utilizam-se meios de resfriamento não
inflamáveis, como água, misturas de óleos solúveis e soluções em água de álcool polivinílico.
Quando o aquecimento da superfície for por pontos ou localizado, processos em que a chama é
retirada antes do resfriamento, as peças são resfriadas mergulhando-as em óleo.

18. As principais aplicações do ferro fundido cinzento são:
- classe G 1800 – peças fundidas miscelâneas (no estado fundido ou recozido), onde a resistência mecânica não é
um fator primordial.
- classe G 2500 – pequenos blocos de cilindro, cabeçotes de cilindro, cilindros resfriados a ar, pistões, discos de
embreagem, carcaças de bombas de óleo, caixas de transmissão, caixas de engrenagens, também de freio para
serviço leve; também para tambores de freios e discos de embreagem para serviço moderado, onde o alto teor de
carbono minimiza o efeito desfavorável do calor;
- classe G 3000 – blocos de cilindro de automóveis e motores diesel, cabeçotes de cilindro, volantes, pistões,
tambores de freio e caixas de transmissão de tratores para serviço médico;
- classe G 3500 – blocos de motores diesel, blocos e cabeças de cilindro de caminhões e tratores, volantes
pesados, caixas de transmissão de tratores, caixas de engrenagens pesadas; também para tambores de freio e
discos de embreagem para serviço pesado, onde se exige alta resistência mecânica e à fadiga térmica;
- classe G 4000 – peças fundidas para motores diesel, camisas de cilindro, cilindros, pistões e eixos de comando

19. Referências
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-12052005-
093850/publico/USP3545431.pdf&ved=2ahUKEwiIqZeyru37AhVPDrkGHXS9ABsQFnoECAwQAQ&usg=AOvVaw3Z3Ksghn18
WGD6URMf3-Gk
https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo.php?codAssunto=86