Classes de fundição de aço cromo
Normalmente, as classes de fundição de aço ao cromo são as seguintes:
- Os ferros fundidos brancos de níquel-cromo (Ni-Cr)
- Os ferros fundidos brancos de cromo-molibdênio (Cr-Mo)
- Os ferros fundidos brancos de alto cromo (HCWCI)
Ferros fundidos brancos de níquel-cromo (Ni-Cr)
Os ferros de níquel-cromo (Ni-Cr) contêm Ni e Cr. Os ferros fundidos brancos de Ni-Cr, que são ligas de baixo teor de cromo, contêm de 3 a 5 em peso. % Ni e 1 - 4 em peso % Cr, com uma modificação de liga que contém 7 - 11 em peso % Cr. O nome comercial Ni-Hard tipos 1 - 4 normalmente os identifica. O cromo em concentrações mais baixas (<2 - 3%) tem pouco ou nenhum efeito na temperabilidade, pois a maior parte do cromo está ligada aos carbonetos.
Os ferros brancos Ni-Cr também são conhecidos como ferros fundidos brancos martensíticos e os ferros fundidos brancos Ni-Cr martensíticos são consumidos em grandes tonelagens em operações de mineração, como forros de moinho de bolas e bolas de moagem. Ni é o elemento de liga primário porque em níveis de 3.0 a 5.0%, é eficaz em suprimir a transformação da matriz austenítica em perlita, garantindo assim que uma estrutura martensítica dura (geralmente contendo quantidades significativas de austenita retida) se desenvolverá após o resfriamento em o molde. O Cr é incluído nessas ligas, em níveis de 1.4 a 4.0%, para garantir que os ferros solidifiquem os carbonetos (tipo M3C), ou seja, para neutralizar o efeito da grafitização sobre o Ni.
Estruturas resistentes à abrasão contendo misturas eutéticas de austenita e carbonetos podem ser obtidas em seções finas e grossas, independentemente do uso de resfriadores. É possível obter traços de grafite em seções mais espessas ou quando são empregados teores mais elevados de carbono e silício. Exceto essas circunstâncias, a microestrutura dominante do ferro Ni-Hard é composta de uma matriz ferrosa cercada por carbonetos de metal duro.
A presença de 3 - 5 em peso % Ni permite que a austenita eutética alcance a temperatura inicial da martensita (Ms) sem ser impedida pela formação de perlita. Nenhuma transformação é perfeita e a microestrutura do ferro Ni-Hard como fundido conterá uma mistura de austenita e martensita. Se a fundição for de espessura variável, as seções mais espessas podem conter traços de perlita. A partir desta discussão, é óbvio que é bastante difícil fazer previsões sobre o desempenho ao desgaste da peça fundida, que é baseada na química inicial, com pouco ou nenhum conhecimento sobre dimensão ou história térmica.
Para aplicações que requerem um alto grau de força, dureza e resistência ao desgaste, os ferros fundidos Ni-Hard estão entre os materiais eficazes disponíveis. As fundições de ferro Ni-Hard têm se mostrado excelentes em uma variedade de aplicações severas, incluindo rolos de trabalho para fresamento de aço quente. Ferros fundidos com alto cromo e ligas do tipo de aço rápido também são amplamente usados em usinas siderúrgicas, e o ferro Ni-Hard é geralmente usado em suportes de acabamento. A composição ideal da liga de ferro fundido branco de Ni-Cr depende das propriedades mecânicas exigidas para as condições de serviço e das dimensões e peso da peça fundida. Os ferros fundidos brancos de Ni-Cr provaram ser materiais muito econômicos que são usados para trituração e retificação.
As características predominantes dos ferros Ni-Hard são que sua alta resistência e tenacidade podem ser alcançadas quando tratados termicamente em temperaturas relativamente baixas. Baixas temperaturas para tratamento térmico são favoráveis para grandes peças fundidas que não são adequadas para tratamento térmico em altas temperaturas e estão sujeitas a rachaduras. De todos os ferros resistentes à abrasão, o Ni-Hard é produzido na maior tonelagem para uma variedade de indústrias de processamento de minerais. Os baixos custos do ferro Ni-Hard são devido ao seu baixo teor de liga, sua capacidade de ser fundido em uma variedade de formas e sua alta dureza na condição de fundição. A sua elevada dureza é o que o distingue claramente dos ferros fundidos perlíticos resistentes à abrasão. A alta dureza resulta da formação de martensita versus perlita na condição de fundição. Esta mudança metalúrgica é o resultado do alto teor de Ni do ferro Ni-Hard.
Na Classe I Tipo A, as peças fundidas em aplicações requerem máxima resistência à abrasão, como tubos de cinzas, bombas de lama, cabeçotes de rolo, pneus de muller, segmentos de triturador de coque, classificadores, etc. Tipo B é recomendado para aplicações que requerem mais força e exercendo impactos moderados , como placas trituradoras, concaves trituradoras e cavilhas de pulverização. Classe I Tipo D, Ni-Hard Tipo 4, tem um nível mais alto de resistência e tenacidade e, portanto, é usado para as aplicações mais severas que justificam seus custos de liga adicionais. É comumente usado para volutas de bombas que manuseiam polpas abrasivas e segmento de mesa pulverizadora de carvão e pneus.
A liga Classe I Tipo C (Ni-Hard 3) é especialmente projetada para a produção de bolas de moagem. Este grau é fundido em areia e fundido a frio, fundição a frio tem a vantagem de menor custo de liga, mais importante, fornece uma melhoria de 15 a 30% por 8 horas a 260 a 315 ℃. Existem dois tipos gerais contendo 4% Ni-2% Cr e 6% Ni-8% Cr. Ambos possuem uma estrutura de ferro e carbonetos de cromo em uma matriz de martensita e bainita, mas os materiais com maior teor de liga possuem um tipo de carboneto que é descontínuo e confere maior resistência ao impacto e à corrosão, ou seja, tipo de carboneto M7C3. Esses ferros podem ser usados como fundidos, mas o tratamento térmico melhora a dureza e a resistência a rachaduras e lascas da superfície.
Ferros fundidos brancos de cromo-molibdênio (Cr-Mo)
Esses ferros são para aplicação de resistência à abrasão e os ferros de cromo-molibdênio (Cr-Mo) (Classe II de ASTM A532) contêm 11 - 23 em peso. % Cr, até 3 em peso % Mo e são freqüentemente ligados com Ni ou Cu. Eles podem ser fornecidos como fundidos com uma matriz austenítica ou austenítica-martensítica, ou tratados termicamente com uma microestrutura de matriz martensítica para máxima resistência à abrasão e tenacidade. Eles são geralmente considerados os mais duros de todos os tipos de ferro fundido branco. Em comparação com os ferros brancos Ni-Cr de liga inferior, os carbonetos eutéticos são mais duros e podem ser tratados termicamente para obter fundições de maior dureza. Mo, assim como Ni e Cu quando necessário, são adicionados para prevenir a perlita e para garantir a máxima dureza.
Ferros fundidos brancos com alto teor de cromo (HCWCI)
O desgaste é um problema significativo enfrentado em muitas indústrias, e a substituição de peças desgastadas pode resultar em custos consideráveis decorrentes do custo dos componentes de substituição, mão de obra e perda de tempo de produção e produtividade reduzida de equipamentos de capital. Para minimizar esses custos e o tempo de inatividade do equipamento, materiais resistentes ao desgaste são comumente usados em ambientes de alto desgaste. Um dos grupos de materiais mais comumente usados para resistência ao desgaste são ligas de ferros fundidos brancos com alto cromo (HCWCI).
HCWCI sofre várias reações de solidificação e uma série de reações de transformação de estado sólido diferentes no resfriamento à temperatura ambiente, durante o reaquecimento a uma temperatura elevada abaixo da temperatura de solidus. Conseqüentemente, várias fases diferentes se formam no HCWCI que influenciam as propriedades mecânicas e a vida útil do material.
Os ferros sob este título têm o maior teor de Cr dentro da família do ferro fundido branco de alta liga. High Cr dá a esses ferros boa resistência ao desgaste, resistência à corrosão, tenacidade ao impacto e temperabilidade. A resistência à corrosão e ao desgaste abrasivo e ao desgaste a temperaturas elevadas também são notavelmente melhorados [16]. Classe I e II de ferros brancos de alto cromo são superiores em resistência à abrasão e são usados efetivamente em impulsores e volutas, lâminas de impulsores e revestimentos para equipamentos de jateamento curto e discos refinadores em refinadores de celulose.