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A Tabela 184 indica as composições e propriedades de classes padrões de ferro nodular, segundo especificações da ASTM, ASME E SAE.
Tabela 184 – Composições e Propriedades Mecânicas dos tipos comuns de Ferro Nodular
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A Tabela 185 indica as aplicações gerais e empregos típicos desses materiais.
Tabela 185 – Aplicações gerais e empregos típicos de ferro nodular
A ABTN, pela sua especificação P-EB-585, classifica os ferros nodulares, que ela designa como ferro fundido com grafita esferoidal, conforme mostra a Tabela 186.
Tabela 186 – Classificação do ferro fundido nodular, segundo a ABTN
O tipo mais utilizado em construção mecânica é o FE-5007. As propriedades indicadas na Tabela correspondem ao estado bruto de fusão.
Os tipos FE-4212 e FE-6002 são igualmente muito usados; o primeiro contém menos Mn e mais Si que o segundo. Este contém, pois, maior quantidade de Mn ou, preferencialmente, pequenas adições de Sn e Cu.
Os tipos FE-3817 e FE-3817-RI são tratados termicamente, por recozimento, que produz estrutura ferrítica.
O tipo FE-7002 é normalizado ou temperado e revenido e contém elementos de liga com o propósito de aumentar a endurecibilidade e tornar a estrutura perlítica.
A norma DIN-1693 classifica os ferros fundidos nodulares conforme indicado na Tabela 187, que apresenta também os característicos mecânicos mais importantes.
Tabela 187 - Classificação dos ferros fundidos nodulares, segundo a DIN
Em relação às propriedades dos ferros fundidos nodulares, podem ser feitas as seguintes considerações complementares:
- as propriedades de tração são muito bem relacionadas com a dureza Brinell. Essa relação depende da microestrutura do material. A figura 245 mostra a relação geral entre a dureza e os característicos de resistência à tração, limite de escoamento e alongamento de ferros nodulares nas condições fundida e recozida (ou normalizada) com uma microestrutura de ferrita e/ou perlita.
Fig. 245 – Relação geral entre dureza e propriedades de tração de ferros nodulares na condição fundida e recozida (ou normalizada) com microestrutura de ferrita e/ou perlita
A figura 246 mostra o comportamento da curva tensão-deformação para dois tipos de ferro nodular.
Fig. 246 – O comportamento “tensão-deformação” de dois tipos de ferro nodular
A figura 247 mostra e efeito da dimensão da secção nas propriedades de tração de dois ferros nodulares.
Fig. 247 – Efeito da dimensão da secção nas propriedades de tração de dois ferros nodulares
- os ferros nodulares apresentam um módulo de elasticidade constante até o seu limite de elasticidade.
- a relação entre o limite de fadiga e a resistência à tração situa-se, de acordo com várias pesquisas, entre 0,33 e 0,52). A resistência à fadiga dos aços nodulares torna-os altamente recomendáveis para peças críticas utilizadas em condições de alta velocidade, como virabrequins de compressores.
- no que se refere à resistência ao choque, a Tabela 188 mostra as propriedades de ferros modulares em várias condições de tratamento térmico submetidos a ensaios de choque Charpy. A composição química do material considerado nesse ensaio é a seguinte:
Ct = 3,65%; Si = 2,48%; Mn = 0,52%; P = 0,065%; Ni = 0,78%; Cr = 0,08%; Cu=0,15%
Tabela 188 – Propriedades de um ferro nodular tratado termicamente para ensaio Charpy de resistência ao choque
- finalmente, a figura 248 mostra a influência dos vários tratamentos térmicos considerados na Tabela 188 no comportamento de resistência ao choque de ferro nodular.
Fig. 248 – Efeito de diversos tratamentos térmicos no comportamento de resistência ao choque de ferro nodular
A versatilidade dos ferros fundidos nodulares, sob o ponto de vista de propriedades mecânicas, sem a necessidade de introdução de elementos de liga, mas apenas com a aplicação de tratamentos térmicos relativamente simples, está demonstrada no gráfico da figura 249.
Fig. 249 – Curvas tensão-deformação para ferros fundidos nodulares em diversos estados de tratamento térmico
A curva 1 do gráfico corresponde a material totalmente recozido. A curva 2, normalizado a partir de 900°C; a curva 3, temperado em óleo a partir de 900°C e revenido durante duas horas a 540°C; a curva 4, temperado em óleo a partir de 900°C e revenido durante duas horas a 425°C e a curva 5, temperado em óleo a partir de 900°C, sem revenido posterior.
Os valores de limite de escoamento são muito importantes, sob o ponto de vista de projetos de peças estruturais, pois eles determinam os limites das cargas no estágio elástico, os quais são mais elevados, como já se mencionou, que os apresentados por aços fundidos, sem liga, de resistência à tração comparável.
A ductilidade é, como também já se ressaltou várias vezes, a propriedade mais importante e, como se pode verificar, é possível chegar a valores de 20% de alongamento ou próximos, comparáveis também aos obtidos em aços fundidos.
Essa ductilidade elevada confere igualmente aos referidos materiais razoável resistência ao choque.
A usinabilidade é muito boa, comparável à do ferro fundido cinzento.
