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A grafitização (forma, distribuição e dimensões dos veios de grafita) e, portanto, a estrutura e os característicos mecânicos dos ferros fundidos, são influenciados por outros fatores que não apenas a composição química e a velocidade de resfriamento.
O mais importante é a chamada “inoculação”, que consiste na adição de uma liga metálica, no metal, enquanto estiver líquido, quer no próprio forno ou na “panela de fundição”, pouco antes do vazamento do metal ou no jorro do metal líquido quando da passagem do forno para a panela de vazamento. Acredita-se que essa prática provoca o aparecimento de “núcleos” no metal fundido, nos quais a formação de grafita pode começar. O efeito consiste num decréscimo da tendência de formação de ferro branco, ou seja, numa tendência à grafitização, sem conseqüência apreciável na estabilidade da perlita. Além disso, fica favorecida a formação de veios menores de grafita, com distribuição mais uniforme. Existem muitos inoculantes comerciais, os quais podem ser agrupados da seguinte maneira (299):
- inoculantes grafitizantes comuns, incluindo grafita, silício metálico, ferro-silício (com 50%, 75% ou 85% de Si) e silicieto de cálcio;
- inoculantes grafitizantes especiais, que se caracterizam por apresentar um maior efeito grafitizante (podendo, pois, ser utilizados em quantidades relativamente pequenas) e que incluem, entre outros, os seguintes: Ca-Si; Ca-Si-Ti; Ca-Si-Mn; Si-Zr-Ca; Si-Ba; Si-Mn-Ca-Ba; Si-terras raras, Si-Césio etc.;
- inoculantes estabilizadores (também chamados perlitizantes), recomendados para ferros fundidos cinzentos de carbono equivalente elevado (4,0 a 4,5%) e que incluem, entre outros, Cr-Si, silicileto de cromo, Cr-Si-Mn, Cr-Si-Mn-Zr.
A temperatura do ferro fundido liquefeito deve ser no mínimo de 1455°C.
Em resumo, pode-se afirmar que a inoculação do ferro fundido cinzento tem por objetivo:
- aumentar a tendência à grafitização e, portanto, diminuir a tendência ao coquilhamento;
- melhorar a tendência à formação de estruturas mais finas e uniformes em secções de espessuras variadas;
- reduzir o super-resfriamento, para favorecer a formação de grafita tipo A e diminuir ou eliminar a grafita interdentrítica, sobretudo a do tipo D;
- melhorar as propriedades mecânicas
- finalmente, possibilitar a obtenção de ferros fundidos cinzentos de alta resistência, com carbonos equivalentes relativamente baixos.
Outro fator a considerar é o superaquecimento, ou seja, a temperatura de aquecimento do ferro fundido quando inteiramente liquefeito. Deve-se manter, geralmente, para os melhores resultados, o metal fundido a uma temperatura muito alta (1500 a 1700°C), o que exige um forno elétrico como forno de fusão. O superaquecimento resulta em início de grafitização a temperaturas mais baixas, o que promove a formação de veios menores e mais finos de grafita.
Outro resultado obtido pelo superaquecimento diz respeito ao material tornar-se menos sensível à influência da variação da secção das peças. Nota-se, entretanto, uma tendência da grafita adquirir uma disposição interdentrítica, com conseqüente queda da resistência mecânica do material, o que é corrigida pela inoculação.
De qualquer modo, como já se mencionou, não se conhece com precisão o mecanismo exato de precipitação da grafita; muitas teorias foram propostas nesse sentido.
Pode-se, contudo, estabelecer certos fatos associados à formação da grafita, alguns dos quais já expostos, e que podem ser resumidos da seguinte maneira:
- a precipitação da grafita depende dos teores de carbono e silício e da velocidade de resfriamento, através de uma certa faixa de temperatura;
- mantidos constantes o teor de carbono e a velocidade de resfriamento, quantidades crescentes de Si resultam em quantidades crescentes de grafita e veios de grafita maiores;
- mantidos constantes o Si e a velocidade de resfriamento, decréscimo do carbono total origina menor quantidade de grafita, geralmente em veios menores;
- a precipitação da grafita não é limitada pela quantidade de C presente além da composição do eutetóide (0,80%), mas se houver quantidade suficiente de grafita e a velocidade de resfriamento for muito pequena, essa precipitação pode continuar até praticamente eliminar a presença de qualquer carbono combinado;
- a grafitização é acelerada pela presença de núcleos de grafita, os quais tendem a ser destruídos por altas temperaturas de fusão.
