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A composição química é semelhante à dos ferros fundidos cinzentos.
A Tabela 181 mostra várias composições químicas de ferros fundidos básicos utilizados para a produção nodular.
Tabela 181 – Composição química dos ferros fundidos básicos para produção de ferro fundido nodular
O tipo 1 apresenta, na condição bruta de fusão ou após tratamento de normalização, estrutura perlítica. O tipo 2 corresponde à faixa normal de composição que leva a estruturas ferrítico-perlítica, na condição bruta de fusão e ferrítica ou perlítica, por tratamento térmico. O tipo 3 apresenta, no estado bruto de fusão, estrutura ferrítica; essa estrutura também é obtida por tratamento térmico de ferritização. Caracteriza-se por elevada resistência ao choque. Finalmente, o tipo 4 corresponde ao ferro nodular ferrítico no estado bruto de fusão ou por tratamento térmico de ferritização. Carateriza-se, como o tipo 3, por elevada resistência ao choque.
A grafita na forma esferoidal é obtida pela adição de determinados elementos no metal fundido, como magnésio, cério e alguns outros que devem ser bem controlados, de modo a produzir a forma desejada da grafita e contrabalançar o efeito de elementos perniciosos, como antimônio, chumbo, titânio, telúrio, bismuto zircônio, que interferem com o processo de nodulização e, por isso, devem ser eliminados ou mantidos os mais baixos possíveis.
Os principais agentes nodulizantes contém, todos eles, geralmente o magnésio. São: magnésio sem liga, nodulizantes a base de níquel e nodulizantes a base de MG-Fe-Si. Na maioria das vezes, esses nodulizantes são introduzidos na forma de ligas, entre as quais podem ser citadas as seguintes:
15 Mg – 82 Ni
15 Mg – 30 Si – 50 Ni
8 Mg – 46 Si – 42 Fe
5 Mg – 45 Si – 50 Fe
12 Mg – 40 Si – 18 Cu – 30 Fe
ou o magnésio sem liga, na forma de briquetes, lingotes ou fios.
O nodulizante é colocado no fundo da panela de vazamento e o metal fundido é rapidamente derramado sobre a liga nodulizante.
Outro método, no qual é usado o magnésio sem liga, consiste em colocar este metal no interior de uma panela contendo ferro líquido e a panela é girada de modo a que o material líquido escorra sobre o magnésio.
Qualquer que seja a técnica usada, há uma reação violenta que ocasiona fervura: o magnésio é vaporizado e o vapor atravessa o ferro líquido, diminuindo o seu teor de enxofre e provocando a formação de grafita esferoidal. Geralmente adiciona-se imediatamente após o agente nodulizante, Fe-Si para produzir uma matriz de microestrutura adequada.
O magnésio atua como uma espécie de inibidor de curta duração, que retarda a formação inicial de grafita. Então, o ferro fundido cinzento solidifica, inicialmente com formação de cementita; logo a seguir, cessada a ação do magnésio, a cementita decompõe-se, produzindo a grafita que se desenvolve por igual em todas as direções, resultando assim uma forma sensivelmente esférica.
Experiências realizadas por engenheiros da Fundição Tupy, cujos resultados foram apresentados no Simpósio sobre Fusão, Vazamento e Solidificação de Peças Fundidas, em São Paulo, demonstraram que de seis inoculantes comerciais disponíveis e testados, as combinações de Fe-Si 75%-Bi foram as que levaram os resultados mais favoráveis no que diz respeito à nucleação da grafita.
De início, foi constatado que a porcentagem máxima de adição do inoculante Fe-Si 75%, foi 0,6%, sob os pontos de vista técnico e econômico e no que diz respeito ao aumento de numero de nódulos de grafita. A introdução de 0,015 de Bi provocou não só elevação do número de nódulos de grafita, como uma melhora nas propriedades mecânicas de um determinado tipo de ferro nodular (classe FE-7002).
