Ferro Fundido vs Aço Fundido

Castabilidade

A maior parte das pessoas não encontrou ferro ou aço no seu estado fundido – o que é compreensível, uma vez que o ferro funde em cerca de 2300˚F e o aço funde em 2600˚F, e ambos são vertidos em moldes a temperaturas ainda mais quentes. As pessoas que trabalham com ferro líquido e aço rapidamente descobrem que diferem drasticamente em termos de pourabilidade e taxas de encolhimento.

O ferro fundido é relativamente fácil de fundir, uma vez que se derrama facilmente e não encolhe tanto como o aço. Isto significa que preencherá prontamente os vazios complexos num molde, e requer menos material fundido para o fazer. Esta fluidez faz do ferro fundido um metal ideal para estruturas arquitectónicas ou de ferro ornamentado, tais como vedações e bancadas.

Derramar aço é muito mais difícil. É menos fluido do que o ferro fundido, e mais reactivo aos materiais de molde. Também encolhe mais quando arrefece, o que significa que mais material fundido precisa de ser vertido tipicamente num reservatório em excesso, chamado riser, do qual uma fundição retira à medida que arrefece.

Castings, no entanto, tipicamente não arrefecem uniformemente em todas as suas estruturas internas. As áreas exteriores e porções mais finas arrefecem e encolhem a ritmos diferentes dos das áreas interiores e porções mais volumosas – muitas vezes criando tensão interna, ou stress, que só podem ser aliviados através de tratamento térmico. O aço é muito mais susceptível do que o ferro a tensões de retracção, e em algumas situações, estas tensões podem levar a vazios internos e/ou externos significativos, e possíveis fracturas.

Por estas razões, o aço fundido requer mais atenção e inspecção ao longo do processo de fundição, tornando a produção mais intensiva em recursos.

Maquinabilidade

Dependente da aplicação final, as peças fundidas podem necessitar de ser maquinadas para alcançar tolerâncias específicas, ou para criar um acabamento desejado. No mínimo, objectos como portões e corrediças precisam de ser cortados e moídos.

Maquinabilidade é a medida da facilidade de corte ou moagem de um determinado material; alguns materiais são mais difíceis de maquinar do que outros. Como regra geral, os metais com altas adições de liga para melhorar o desempenho mecânico têm uma maquinabilidade mais baixa.

O ferro fundido é tipicamente muito mais fácil de maquinar do que o aço. A estrutura de grafite em ferro fundido parte-se mais facilmente, e de uma forma mais uniforme. Os ferros mais duros, como o ferro branco, são muito mais difíceis de usinar devido à sua fragilidade.

Aço não é tão fácil de cortar com a mesma consistência, e causa mais desgaste da ferramenta, resultando em custos de produção mais elevados. Os aços endurecidos, ou aqueles com maior teor de carbono, também aumentam o desgaste das ferramentas. Aços mais macios não são necessariamente melhores, mas os aços com baixo teor de carbono, apesar de serem mais macios, podem obter goma e ser difíceis de trabalhar.

Mortecimento de vibrações

P>Propriedades de amortecimento devem ser consideradas ao seleccionar um material de fundição, uma vez que a falta de capacidade de amortecimento pode levar a um excesso de vibração e ruído, tais como anéis ou rangidos. Dependendo de onde um material é utilizado, um amortecimento eficaz pode resultar num desempenho mais robusto e fiável.

As estruturas de grafite em ferro fundido, especialmente as formações em flocos em ferro fundido cinzento, são especialmente boas para absorver a vibração. Isto torna o ferro fundido ideal para blocos de motores, caixas de cilindros, e camas de máquinas, e outras aplicações onde a robustez e precisão são importantes. A redução da vibração pode minimizar a tensão e prevenir o desgaste das peças móveis.

Força de compressão

Força de compressão é a capacidade de um material suportar forças que reduziriam o tamanho do objecto. Isto é oposto às forças dirigidas a separar um material. A resistência à compressão é benéfica em aplicações mecânicas em que a pressão e a contenção são factores. Normalmente, o ferro fundido tem melhor resistência à compressão do que o aço.

Resistência ao impacto

Até agora, pode parecer que há mais vantagens em utilizar ferro fundido do que aço, mas o aço tem uma vantagem significativa: a resistência ao impacto. O aço é excelente a resistir a impactos repentinos sem se dobrar, deformar ou partir. Isto deve-se à sua tenacidade: a sua capacidade de resistir a altas forças de tensão e tensão.

Força sem ductilidade resulta num material frágil altamente susceptível à fractura – e o ferro fundido é a criança do cartaz para resistência sem ductilidade. Devido à sua fragilidade, o ferro fundido tem uma gama de aplicação limitada.

Ao mesmo tempo, a alta ductilidade, ou a capacidade de deformar sem falhas, não é muito utilizada sem a força para resistir a impactos significativos. Uma tira de borracha, por exemplo, pode sofrer deformações significativas sem se partir, mas a quantidade de força que pode suportar é muito limitada.

Enquanto que o ferro pode ser mais fácil de trabalhar na maioria das aplicações de fundição, o aço tem uma mistura óptima de resistência e ductilidade, tornando-o extremamente resistente. As qualidades de resistência ao impacto e a natureza de suportar toda a carga do aço tornam-no desejável para muitas aplicações mecânicas e estruturais – é por isso que o aço é o metal mais utilizado no mundo.

Resistência à corrosão

Iron tem melhor resistência à corrosão do que o aço. Ambos os metais irão oxidar na presença de humidade, mas o ferro irá desenvolver uma pátina para prevenir a corrosão profunda da integridade do metal.

Outra forma de prevenir a corrosão é com pintura ou revestimento em pó. Qualquer lasca ou fissura que exponha o metal subjacente pode resultar em corrosão, pelo que a manutenção regular é importante para os metais revestidos.

Se a resistência à corrosão mantendo um aspecto de metal bruto com tonalidade de prata for um factor importante, os aços ligados são provavelmente uma melhor opção especificamente os aços inoxidáveis, que têm cromo e outras ligas adicionadas para prevenir a oxidação.

Resistência ao desgaste

O ferro fundido tem tipicamente melhor resistência ao desgaste mecânico do que o aço, especialmente em situações de desgaste por fricção. O maior teor de grafite no ferro fundido cria um lubrificante seco grafitado que permite que superfícies sólidas deslizem umas contra as outras sem deteriorar a qualidade da superfície.

O aço veste-se mais facilmente do que o ferro, mas pode ainda ser resistente a certos tipos de abrasão. Certas adições de liga também podem melhorar as qualidades de abrasão do aço.

Custo

O ferro fundido é frequentemente mais barato do que o aço fundido devido aos menores custos de material, energia e mão-de-obra necessários para produzir um produto final. O aço bruto é mais barato de adquirir, e requer mais tempo e atenção ao fundido. No entanto, ao conceber produtos fundidos, vale a pena considerar a utilização a longo prazo e os custos de substituição. As peças que são mais caras de fabricar podem acabar por custar menos a longo prazo.

Aço também está disponível em muitas formas pré-fabricadas – tais como folhas, varas, barras, tubos e vigas – e podem frequentemente ser maquinadas ou montadas para se adequarem a uma determinada aplicação. Dependendo do produto, e da quantidade necessária, a fabricação de produtos de aço existentes pode ser uma opção rentável.

Diferentes tipos de ferro fundido e aço fundido

Comparámos as qualidades das formas mais básicas de ferro fundido (ferro cinzento) e aço fundido (aço macio ou de carbono), mas a composição específica e a estrutura de fase do ferro e do aço podem afectar grandemente as propriedades mecânicas. Por exemplo, o carbono num ferro cinzento padrão assume a forma de flocos de grafite afiados, enquanto o ferro dúctil apresenta mais estruturas de grafite esferoidal. A grafite em flocos é o que torna o ferro cinzento frágil, enquanto as partículas redondas de grafite no ferro dúctil melhoram a resistência – tornando-o mais adequado para aplicações de resistência ao impacto.

As ligas podem ser adicionadas tanto ao ferro como ao aço para engendrar as propriedades desejadas. O manganês, por exemplo, aumenta a tenacidade, enquanto que o crómio melhora a resistência à corrosão. A variação do teor de carbono é também o que distingue entre aços de baixo, standard e alto teor de carbono – quantidades mais elevadas, o que torna os materiais muito mais duros.

P>Muitas vezes, a escolha entre ferro fundido e aço fundido dependerá do tipo e aplicação da instalação final.

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