Sejam bem-vindos a mais um artigo do blog da Cobalto Metalomecânica. Neste artigo vamos falar sobre os diferentes tipos de ferro que existem e quais são as suas principais aplicações.
O ferro é um dos metais mais utilizados no mundo devido à sua versatilidade que permite uma vasta aplicação industrial. A massiva utilização deste metal deve-se às suas características como resistência, tenacidade e dureza. O ferro é um dos materiais mais utilizados no setor siderúrgico e, a partir dele, são criados inúmeros materiais.
Existem vários tipos de classificações do ferro, tais como: fundido, branco, cinza e nodular. Explicamos posteriormente os diferentes tipos de ferro. O ferro é utilizado, principalmente, na produção de ligas metálicas nos setores automóvel, mecânico, naval, ferroviário, na construção civil e no fabrico de ferramentas e armas.
Propriedades e características do Ferro
O símbolo químico do Ferro na tabela periódica é o Fe.
O Ferro é considerado um metal de transição, de coloração branca prateada.
Este metal é maleável e tem propriedades magnéticas e é um dos elementos mais abundantes na terra, a seguir ao oxigénio, ao silício e ao alumínio.
O Ferro é um elemento reativo o que significa que quando é exposto a ambientes húmidos, oxida, formando ferrugem.
Além disso, desempenha funções importantes biológicas como o transporte e armazenamento de oxigénio.
Tipos de ferro
O Ferro que é utilizado no setor de construção mecânica e civil é formado por ligas metálicas com teor de carbono entre 2% e 6%, por isso, tem uma maior concentração de carbono do que as ligas de aço.
Para além do carbono, as ligas de ferro fundido podem conter outros elementos como o cromo, o molibdénio, o níquel, o cobre, que agregam outras propriedades químicas e físicas às peças. Os ferros fundidos são classificados em seis principais tipos:
● Ferro Fundido Cinzento: é utilizado em indústrias como a automóvel, a naval e a ferroviária. É composto por uma liga predominantemente formada por ferro, carbono e silício. A grafita livre, que compõe este tipo de ferro, atribui-lhe uma característica de modelagem das peças. É capaz de absorver vibrações e tem um baixo custo de produção;
● Ferro Fundido Branco: a sua principal utilização é no fabrico de equipamentos para a extração de minérios e terra como escavadoras. A sua cor branca deve-se à formação de cementite provocada pela organização do carbono na sua estrutura e também pelos processos de resfriamento que o deixa com uma cor mais esbranquiçada. Este tipo de ferro possui uma grande resistência a desgaste por fricção (abrasão), elevada dureza e resistência moderada a impactos mecânicos;
● Ferro Fundido Mesclado: é um tipo de ferro que resulta da mistura do ferro fundido branco e do ferro fundido cinzento. Na superfície é composto pelo ferro branco (formado pela elevada velocidade de resfriamento) e no núcleo está o ferro cinzento. É aplicado em equipamentos para mineração e agrícolas como cilindros de laminação, bolas de moinho, eixos, entre outros.
● Ferro Fundido Maleável: tem uma alta resistência mecânica, maior ductilidade e resiliência em relação ao ferro fundido branco. É produzido com base no ferro fundido branco submetido a várias horas de tratamento térmico. Tem uma boa resistência à compressão, fluidez no estado líquido o que permite a produção de peças finas e complexas;
● Ferro Fundido de Grafita Compactada: tem uma maior resistência à tração para o mesmo carbono equivalente, o que reduz a necessidade de elementos de liga de custo elevado como níquel, cromo, cobre e molibdénio. Apresenta uma menor dilatação e oxidação quando exposto a elevadas temperaturas e uma maior resistência ao choque térmico. Este material é mais aplicado em situações quando a resistência do ferro fundido cinzento é insuficiente, mas o ferro fundido nodular é inadequado devido às suas propriedades menos favoráveis à fundição. É muito utilizado na construção de placas de suporte para grandes motores a diesel, cárteres, caixas de engrenagens, rodas dentadas, entre outros.
● Ferro Fundido Nodular: tem uma elevada resistência à tração, a impactos e à compressão, é um material moldável e possui uma boa tenacidade. É amplamente utilizado no fabrico de roldanas, canais e outras peças, as quais devem ter uma elevada resistência a impactos.
História e Aplicações do Ferro
A maior parte do ferro disponível no mundo é utilizado na constituição das ligas metálicas, que compõe peças automóveis, máquinas industriais, elementos da construção civil, ferramentas, entre outros. O ferro e os óxidos, cloretos e sulfetos de ferro são também utilizados como reagentes, como por exemplo no tratamento de água e esgoto.
A origem do Ferro remonta ao Antigo Egipto, quando se inicia a Era do Ferro. Este material era utilizado em vários ornamentos desta civilização e a partir de então, começou a ser amplamente utilizado no fabrico de ferramentas e armas.
O Ferro foi guardado em sigilo durante cerca de 300 anos, no entanto, a meio de batalhas e invasões territoriais, o segredo foi descoberto, dando-se início à Era do Ferro. Gradualmente, o Ferro começou a ser substituído pelo Bronze no seguimento do desenvolvimento de técnicas de siderurgia.
Este elemento está intrinsecamente conectado com a Revolução Industrial, que se iniciou a meio do século XVIII. Neste período o ferro e as suas ligas metálicas foram abundantemente utilizados, especialmente o aço, devido à sua maleabilidade e resistência. Em 1778, foi construída a primeira ponte totalmente feita de ferro. A partir de 1818 o ferro começou a ser mais utilizado no setor do transporte marítimo e no fabrico de navios, e o uso do metal foi cada vez mais difundido no estilo de vida de povos do mundo inteiro.
Qual é a diferença entre o Ferro e o Aço?
A principal diferença entre o ferro e o aço é a sua composição, porque o ferro é um elemento químico, enquanto que o aço é um material composto por ferro e carbono (dois elementos químicos da tabela periódica).
O fator da resistência também é uma das diferenças entre estes dois elementos. A liga metálica (aço) é extremamente resistente, mas ainda assim pode ser facilmente deformado. Por outro lado, uma peça de ferro puro é frágil, pelo que não seria indicado para grandes estruturas em que o aço é amplamente utilizado.
O aço, justamente por possuir um menor teor de carbono, é um material mais flexível e, por isso, permite a sua modelagem através de processos como o forjamento, laminação e extrusão, além da fundição. Por outro lado, o ferro fundido, devido à sua alta concentração de carbono, precisa de ser fabricado em processos de fundição e usinagem.
Apesar de muitas pessoas acharem que as palavras “ferro” e “aço” são sinónimos, estes materiais são muito distintos como explicamos em cima.
Como é obtido o Ferro?
O Ferro não é encontrado de forma pura na natureza, mas decorre da junção de vários compostos. O principal minério fonte de extração do ferro é a hematina.
O processo siderúrgico de obtenção do ferro acontece de forma endotérmica. O minério do ferro, carvão e calcário, são adicionados a um forno que é mantido a temperaturas acima de 1600 Cº. O carvão, por reação de combustão incompleta, liberta calor e monóxido de carbono, que reage posteriormente com o minério de ferro, formando como produto o ferro metálico e dióxido de carbono. Neste processo, o calcário é utilizado para a retirada de impurezas. Quando é exposto a altas temperaturas, o calcário decompõe-se em dióxido de carbono e óxido de cálcio e, este último, reage às impurezas (óxido de silício: areia). Quando estes processos terminam, temos o Ferro formado, e além do Ferro, a escória, que pode ser utilizado na produção de cimento. O Ferro após extraído, passa por outros processos, sendo transformado em ligas metálicas como o aço.