BRPI0922740B1 - Method for obtaining a high performance cast iron connection for combustion engines and filled in general. - Google Patents

Description

MÉTODO PARA OBTER UMA LIGA DE FERRO FUNDIDO DE ALTA PERFORMANCE PARA

MOTORES DE COMBUSTÃO E FUNDIDOS EM GERAL

[001] A presente invenção define uma nova classe de liga de ferro fundido, produzida através de um novo método para alcançar resistência à tração mais alta, mantendo concomitantemente as condições de usinabilidade compatíveis com as tradicionais ligas de ferro cinzento com resistência mais baixa. Mais especificamente, o material produzido por este método pode ser usado, seja em motores com alta taxa de compressão, em fundidos em geral ou em motores de combustão tradicionais onde a meta seja redução de peso.

ESTADO DA ARTE

[002] Ligas de ferro cinzento, conhecidas desde o final do século XIX, tornaram-se um sucesso absoluto na indústria automotiva devido às suas excepcionais propriedades, principalmente aquelas requeridas por motores de combustão. Algumas destas características da liga de ferro cinzento são reconhecidas a longo tempo como apresentando: - Excelente condutividade térmica - Excelente capacidade de absorção de vibrações - Excelente nível de usinabilidade - Relativamente pequena taxa de contração (baixa tendência a porosidades internas no fundido) - Boa resistência à fadiga térmica (quando associado ao Molibdênio) [003] Entretanto, devido aos crescentes requisitos dos motores de combustão tais como mais potência, menor consumo de energia e baixa emissão por razões ambientais, as tradicionais ligas de ferro cinzento dificilmente alcançam a mínima resistência a tração requeridas por motores de combustão com taxas de compressão mais altas. Geralmente, como simples referência, tais requisitos de resistência a tração iniciam com um mínimo de 300 Mpa, na região dos mancais dos blocos motores ou na face de fogo dos cabeçotes motores.

[004] Precisamente a grande limitação das atuais ligas de ferro cinzento é que elas apresentam uma drástica queda nas propriedades de usinagem quando resistências mais altas são requeridas.

[005] Assim, buscando resolver tal problema, alguns metalurgistas e especialistas em materiais decidiram focar seus esforços numa liga diferente, baseada em grafita compacta, usualmente conhecida como ferro vermicular (CGI). Muitos artigos técnicos discutem as propriedades do CGI: - R.D. Grffin, H.G. Li, E. Eleftheriou, C.E. Bates, “ Machinability of Gray Cast Iron”. Atlas Foundry Company (Reprinted with permission from AFS); - F.Koppka e A. Ellermeier, “O Ferro Fundido de Grafita Vermicular ajuda a dominar altas pressões de combustão”, Revista MM, jan/2005; - Marquard, R & Sorger, H. “Modem Engine Design”. CGI Design and Machining Workshop, Sintercast - PTW Darmstadt, Bad Homburg, Germany, Nov 1997; - Palmer, K. B, “Mechanical properties of compacted graphite iron". BCIRA Report 1213, pp 31-37, 1976; - ASM. Speciality handbook: cast irons, United States: ASM International, 1996, p. 33-267; - Dawson, Steve et al, The effect of metallurgícal variables on the machinability of compacted graphite iron. In: Design and Machining Workshop - CGI, 1999, [006] De fato, diversos pedidos de patente foram requeridos em relação a processos CGI: - US 4,667,725 of May 26, 1987 In the name of Sinter-Cast AB (Viken, SE), A method for producing castings from cast-iron containing structure-modifyíng addltives, A sample from a bath of molten iron is permitted to solidify during 0,5 to 10 minutes; - W09206809 (A1) of April 30, 1992 in the name of SINTERCAST LTD, A method for controlling and correcting the composition of cast iron melt and securing the necessary amount of structure modifying agent, [007] Apesar da liga CGI apresentar excepcional resistência a tração, ela também apresenta outras sérias limitações relacionadas à suas propriedades ou industrialização, - Baixa condutividade térmica - Baixa capacidade de absorção de vibrações - Baixo nível de usinabilidade (portanto, altos custos de usinagem) - Taxa de contração mais alta (portanto tendência mais alta ás porosidades internas) - Estabilidade microestrutural mais baixa {fortemente dependente da espessura de parede do fundido) [008] Neste cenário o desfio foi o de criar uma liga que mantivesse as excepcionais propriedades do ferro cinzento, concomitantemente com uma ampla faixa de interface com a resistência a tração da liga vermicular (CGI). Este é o escopo da presente invenção.

[009] Atualmente o método mais usual para obter fundidos em ferro cinzento, nas fundições, segue os seguintes passos: - Fase Fusóriai a carga (retornos, ferro-gusa, aço, etc.) é fundida em fomos cubilot, a indução ou a arco. - Balanço Químico: normalmente executado no banho líquido dentro do forno a indução para ajustar os elementos químicos (C. Si, Mn, Cu, S, etc.) conforme a especificação desejada. - Fase de Inoculacão: Co mu mente executada na panela de vazamento ou na operação de vazamento no molde (quando o forno vazador é utilizado) para promover núcleos suficientes que evitem indesejáveis formações de carbonetos.

Fase de Vazamento: executada na linha de moldagem a uma temperatura de vazamento usualmente definida numa faixa que previna bolhas, sinterização e rechupe após a solidificação do fundido. Em outras palavras, a temperatura de vazamento é realmente definida como função da sanidade interna do material do fundido.

Fase de Des moldagem: Normal mente realizada quando a temperatura do fundido, dentro do molde, resfria confortavelmente abaixo da temperatura eutetóidica 700°C), [0010] Este processo é aplicado nas fundições ao redor do mundo e têm sido objeto de muitos livros, publicações e artigos técnicos: - Gray Iron Founders’ Society: Casting Design, Volume II: Taking Advantage of the Experience of Patternmaker and Foundryman to Simplify the Designing of Castings, Cleveland, 1962. - Straight Line to Production: The Eight Casting Processes Used to Produce Gray Iron Castings, Cleveland, 1962. Henderson, G.E. and Roberts, - Metals Handbook, 8th Edition, Vols 1, 2, and 5, published by the American Society for Metals, Metals Park, Ohio. - Gray & Ductile iron Castings Handbook (1971) published by Gray and Ductile Iron Founders Society, Cleveland, Ohio. - Gray. Ductile and Malleable, Iron Castings Current Capabilities. ASTM STP 455, (1969) - Ferrous Materials: Steel and Cast Iron by Hans Berns, Werner Theisen, G. Scheibelein, Springer; 1 edition (October 24, 2008) - Microstructure of Steels and Cast Irons Madeleine Durand-Charre Springer; 1 edition (April 15, 2004) - Cast Irons (Asm Specialty Handbook) ASM International (September 1,1996).

[0011] Muitos pedidos de patentes possuem os componentes usuais das ligas de ferro cinzento, também utilizados na presente aplicação. Entretanto, se comparadas à nossa aplicação, elas não apresentam a totalidade dos componentes e/ou as equações que são mandatórias para regular o balanço preciso entre certos componentes específicos na composição final.

[0012] Exemplos disto é o pedido PCT WO 2004/083474 de uma composição da Volvo com a presença obrigatória do N em sua composição (não utilizado em nossa aplicação) ou a aplicação Japonesa JP 10096040 com o requisito de Ca em sua composição (não aplicado na presente invenção). Além disto, é importante informar que as composições de tais aplicações definem faixas de variações em vários componentes que são excessivamente amplas. Se aplicadas na presente invenção iriam deteriorar as principais propriedades do material.

[0013] Outro exemplo é a Patente Européia EP 0616040 para dessulfuração de uma liga fundida em ferro cinzento. Nesta aplicação Européia o componente “S” deve ser eliminado. Diferentemente, a presente invenção requer o componente “S” como fator importante na geração dos núcleos necessários.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0014] O escopo da presente aplicação é definir uma liga obtida através de um novo método, o qual apresenta as propriedades físicas e mecânicas da liga de ferro cinzento, concomitante com uma ampla interface da faixa de resistência à tração do ferro vermicular (CGI). Esta nova liga, baseada em grafita lamelar, é uma liga de Ferro de Alta Performance (HPI). Portanto, apesar de sua alta resistência, a liga HPI apresenta excelente usinabilidade, absorção de vibrações, condutividade térmica, baixa tendência a contração e boa estabilidade micro estrutural (compatível com as ligas de ferro cinzento).

[0015] Tais características do HPI são obtidas por um método que define uma interação específica entre cinco fundamentos metalúrgicos: análise química; oxidação do metal líquido; nucleação do metal líquido; solidificação eutética e solidificação eutetóidica.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0016] A presente aplicação será explicada pelas figuras a seguir, mesmo não sendo as mesmas limitativas: - Figuras 1 e 2 mostram a microestrutura (com e sem ataque) da liga HPI; - Figuras 3 e 4 mostram a microestrutura (com e sem ataque) de uma liga de ferro cinzento tradicional; - Figura 5 mostra o corpo de prova do teste de cunha antes do processo de desoxidação; - Figura 6 mostra o corpo de prova do teste de cunha após o processo de desoxidação; - Figura 7 mostra a curva de resfriamento e sua derivada para a liga HPI; - Figura 8 mostra a curva de resfriamento e sua derivada para uma liga de ferro cinzento tradicional; - Figura 9 mostra um nomograma metalúrgico comparando as ligas de ferro cinzento e a liga HPI; e - Figura 10 mostra a posição do HPI no diagrama de equilíbrio Fe-C e Fe- Fe3C DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0017] A presente invenção define um método para obter uma nova liga, baseada em grafita lamelar, com as mesmas excelentes propriedades industriais do tradicional ferro cinzento, mas com resistência a tração mais alta (até 370 Mpa), o que faz desta liga uma excelente alternativa se comparada à liga de ferro vermicular (CGI).

[0018] Por meios práticos e analíticos, este método pode promover uma interação entre cinco fundamentos metalúrgicos: análise química; nível de oxidação do banho líquido; nível de nucleação do banho líquido; solidificação eutética e solidificação eutetóidica. O presente método permite extrair a melhor condição de cada um destes fundamentos de forma a produzir esta nova liga de ferro de alta performance, de aqui em diante chamada HPI.

ANÁLISE QUÍMICA

[0019] O ajuste químico é realizado nas formas tradicionais, no forno de indução, e os elementos químicos são os mesmos já conhecidos do mercado: C, Si, Mn, Cu, Sn, Cr, Mo, P e S.

[0020] Entretanto, os seguintes critérios para o balanço de alguns elementos químicos devem ser obedecidos para que se obtenha a desejável morfologia da grafita lamelar (Tipo A, tamanho 4 a 7, lamelas sem pontas agudas), a desejável matriz microestrutural (100% perlítica, max 2% carbonetos) e as desejáveis propriedades do material possam ser obtidas: - O carbono equivalente (CE) é definido na faixa de 3,6% a 4,0% em peso, mas, ao mesmo tempo, mantendo o teor de C de 2,8% a 3,2%. A liga HPI tem maior tendência hipoeutética se comparada com as tradicionais ligas de ferro cinzento; O teor de Cr é definido max 0,4% e, quando associado com o Mo, o seguinte critério deve ser obedecido: %Cr + %Mo < 0,65%, isto permitirá o adequado refinamento da perlita; O Cu e o Sn devem ser associados conforme o seguinte critério: 0,010% < [%Cu/10 + %Sn] < 0,021%;

Os teores de “S” e Mn são definidos dentro de faixas específicas da razão %Mn / %S, calculadas para garantir que a temperatura de equilíbrio do sulfeto de manganês MnS ocorra sempre abaixo da '‘temperatura liquidus" (preferencialmente próxima à temperatura do inicio da fase eutética). Além de melhorar as propriedades mecânicas do material, este critério permite estimular a criação de núcleos dentro do banho líquido. A Tabela 1 apresenta a aplicação deste critério para um bloco motor diesel onde a %Mn está definido entre 0,4% e 0,5%.

Tabela 1 Faixa ideal '‘Mn/S”, em função do %Mn - A faixa do teor de Si é definida de 2,0% a2,4% - O teor de “P" é definido como: %P s 0,10 - Outros elementos (não definidos nesta aplicação) são considerados como impurezas e devem ser mantidos no nível de traços %.

[0021] As Figuras 1,2, 3 e 4 mostram a comparação microestrutural entre as ligas de ferro cinzento e HPI, onde a morfologia da grafita e a quantidade de grafita “distribuída" na matriz podem ser observados, OXIDAÇÀO DO BANHO LÍQUIDO

[0022] Na obtenção da liga HPI, o banho líquido no forno indução deve estar livre de óxidos coalescidos que não geram núcleos. Alem disto, eles devem estar homogeneamente distribuídos em todo o banho líquido. Então, para atender a este critério, foi desenvolvido um processo de desoxidação conforme os passos a seguir: A temperatura do forno deve ser elevada acima da temperatura de equilíbrio do dióxido de silício (S1O2);

Desligar o forno por aproximadamente 5 minutos a fim de promover a flotação dos óxidos coalescidos e outras impurezas;

Distribuir um agente aglutinante na superfície do banho líquido; e Remover este material aglutinante, agora saturado de óxidos coalescidos, deixando um metal mais “limpo" dentro do forno.

[0023] Alem do fato desta operação reduzir o nível de nucleação (ver Figuras 5 e 6 mostrando os corpos de prova do teste de cunha, antes e após o processo de desoxidação), estes passos garantem que apenas os óxidos ativos, promotores de núcleos, permanecerão no banho líquido. Tal operação também aumentará a eficácia dos inoculantes que serão aplicados mais tarde.

NUCLEÇÃO DO BANHO LÍQUIDO

[0024] Outra importante característica da liga HPI quando comparada com as tradicionais ligas de ferro cinzento é precisamente o elevado número de células eutéticas. A liga HPI apresenta de 20% a 100% mais células eutéticas se comparada com o mesmo fundido obtido com as atuais ligas de ferro cinzento. Este número mais alto de células promove diretamente menor tamanho de grafita e, desta forma, contribui diretamente no aumento da resistência a tração do material HPI. Somando-se a isto, maior número de células também implica em mais MnS formado dentro de cada núcleo. Tal fenômeno é decisivo para aumentar a vida útil das ferramentas de corte quando o material HPI é usinado.

[0025] Após o ajuste químico e o processo de desoxidação, o banho líquido dentro do forno deve ser nucleado conforme o seguinte processo: - Vazar de 15% a 30% do banho líquido numa panela específica.

Durante esta operação, inocular de 0,45% a 0,60% em peso com liga granulada de Fe-Si-Sr ou Fe-Si-Ba-La, diretamente no fluxo de metal durante a transferência. - Retornar o metal líquido já inoculado da panela para o forno, realizando a operação com um forte fluxo de metal durante a transferência. - Durante esta operação, o forno deve ser mantido ligado.

[0026] Além de criar novos núcleos, este método também aumenta o número de óxidos ativos no metal líquido dentro do forno.

[0027] Na seqüência, a fase normal de inoculação é executada da forma tradicional, desde longo tempo conhecida nas fundições. Entretanto, a diferença para a liga HPI está precisamente na faixa % em peso de inoculante utilizada na panela de vazamento ou no forno vazador imediatamente antes da operação de vazamento no molde: De 0,45% a 0,60%. Isto representa aproximadamente duas vezes o % de inoculante normalmente aplicado nesta etapa na obtenção das tradicionais ligas de ferro cinzento.

[0028] O passo seguinte está na especificação do nível de nucleação do metal líquido através de análise térmica. O método, objeto desta aplicação, define dois parâmetros térmicos das curvas de resfriamento como os mais efetivos para garantir um desejável nível de nucleação: 1) Temperatura de Super Resfriamento Eutético “Tse”, e 2) Faixa de Temperatura da Recalescência Eutética “ΔΤ.

[0029] Ambos os parâmetros devem ser considerados conjuntamente, a fim de definir se o metal líquido é nucleado o suficiente para estar compatível com os requisitos de nucleação do HPI.

[0030] A nucleação desejável para a liga HPI deve apresentar os seguintes valores: Tse·» Min 1115°C;e ΔΤ ■» Max 6°C

[0031] A Figura 7 mostra a curva de resfriamento e sua derivada obtida de um bloco motor diesel 6 cil., fundido com a liga HPI, onde ambos os parâmetros térmicos são alcançados conforme requerido pelo critério. Este bloco motor apresentou o valor de resistência a tração de 362 Mpa e dureza de 240HB na região dos mancais, [0032] A Figura 8 mostra a curva de resfriamento do mesmo bloco motor, fundido com ferro cinzento comum, onde ο ΔΤ alcançou “ 2°C (atingindo assim o requisito de nucleação do HPI), mas o valor da Tse alcançou 1105°C (não atingindo assim o requisito de nucleação do HPI). Este bloco motor de ferro cinzento tradicional apresentou o valor de resistência a tração de 249Mpa e dureza de 235HB na região dos mancais.

[0033] Como referência, a tabela 2 abaixo, apresenta a comparação dos dados térmicos do HPI utilizando dois tipos de inoculantes: Tabela 2 - Dados comparativos de análise térmica (°C) entre duas ligas inoculantes de Fe-Si, uma baseada em Ba-La e a outra em Sr: [0034] O fundido onde se aplicou inoculante Ba-La apresentou Ts = 346Mpa com 2% de carbonetos, De outro lado, o bloco motor onde se aplicou o inoculante base Sr apresentou Ts = 361 Mpa com carbonetos ausentes. Isto demonstra a sensibilidade dos parâmetros térmicos no nível de nucleação do banho líquido.

SOLIDIFICAÇÃO EUTÉTICA

[0035] Como um notável fenômeno da solidificação, a fase eutética representa a origem que vai caracterizar as propriedades posteriores do material. Muitos livros e artigos têm abordado a fase eutética de várias formas, enfatizando vários parâmetros tais como troca térmica metal - molde, análise química, cristalização da grafita, recalescência, temperaturas estável e metaestável e assim por diante.

[0036] Entretanto, a liga HPI e seu método, prescrevem na fase eutética uma interação específica entre dois parâmetros críticos diretamente relacionados ao processo de fundiçáo e à geometria do fundido, conforme segue: - Temperatura de vazamento “TpM; e - Modulo global de solidificação do fundido "Mc".

[0037] Portanto, aplicando cálculo específico, o método HPI define o modulo global de solidificação do fundido “Mc", na faixa: 1,38 s ‘Mc’’ s 1,52, como função da melhor temperatura de vazamento também calculada “Tp" (podendo variar +/- 10°C).

[0038] Este critério permite uma eficaz velocidade de crescimento das células eutéticas para alcançar as propriedades físicas e mecânicas desejáveis, alem disto, reduz drasticamente a formação de rechupe quando o fundido HPI se solidifica. Em outras palavras, este método requer uma temperatura de vazamento calculada em função do modulo global de solidificação do fundido. Situação bastante diferente da prática comum onde a temperatura de vazamento é normalmente definida empíricamente de forma a obter um fundido com boa sanidade interna. SOLIDIFICAÇÃO EUTETÓIDICA

[0039] Como uma transformação “sólido-sólido”, a fase eutetóidica define a micro estrutura final do fundido. Então, embora sendo uma liga lamelar, a micro estrutura do HPI apresenta um teor de grafita ligeiramente menor em sua matriz: < 2,3% (calculada via “regra da alavanca” tendo como referência o diagrama de equilíbrio Fe-Fe3C, como mostrado na Figura 10.

[0040] Esta faixa confirma a tendência hipoeutética que, não obstante, mantém bons parâmetros de usinabilidade devido ao crescente número de células eutéticas. Também, de forma a permitir um adequado refinamento da perlita, este método prescreve que a operação de desmoldagem seja realizada quando a faixa da temperatura superficial do fundido esteja entre 400°C e 680°C, conforme a variação de espessura de parede do fundido.

[0041] Este método permite algumas notáveis diferenças nas propriedades do material na microestrutura final, quando comparado ao tradicional ferro cinzento. Nos dados do nomograma metalúrgico, Figura 9, tais diferenças são claras quando consideramos os dados de entrada do HPI. A linha espessa da Figura 9 representa tais dados de entrada do HPI no nomograma, onde os correspondentes dados de saída são definidos considerando os resultados de um ferro cinzento tradicional.

[0042] Levando-se em conta o nomograma na Figura 9 (desenvolvido a partir de ligas de ferro cinzento tradicionais), pode-se visualizar as notáveis diferenças entre as propriedades da liga HPI e do ferro cinzento comum. Como um exemplo, considerando um bloco motor diesel 6 cilindros fundido conforme o método HPI, os dados de entrada são: “Sc” = 0,86” (saturação de carbono); TL = 1210°C (Temperatura Liquidus) e C = 3,0% (teor de carbono). Observações: - Quando a linha espessa cruza a escala de resistência a tração, o ferro cinzento teórico deve apresentar um valor já incomum de »30 kg/mm2. Ao invés disto, o protótipo HPI apresentou um valor real de 36 kg/mm2. Se nós levarmos em conta que um ferro cinzento típico no mercado dificilmente alcança acima de 28 kg/mm2 (aplicado em blocos ou cabeçotes motor), torna-se fácil observar a primeira diferença entre ambas as ligas. - Observando agora a escala de dureza no nomograma da Figura 9, nós podemos ver que, se tal liga teórica de ferro cinzento apresentasse o valor de resistência «35 kg/mm2, o correspondente valor de dureza seria « 250HB. Entretanto, o protótipo do bloco motor HPI com um valor real de resistência de 36 kg/mm2, apresentou um valor de dureza » 240HB. Em outras palavras, mesmo apresentando um valor igual ou superior de resistência, a liga HPI tem uma clara tendência a durezas menores se comparada com a liga de ferro cinzento tradicional com os mesmos valores de resistência.

Se nós ainda considerarmos o mesmo ferro cinzento teórico com um valor de resistência « 35 kg/mm2, o valor correspondente do carbono equivalente (CEL) no nomograma da Figura 9 apresenta um valor muito baixo de « 3,49%. Ao invés disto, o protótipo do bloco motor HPI com 36 kg/mm2 apresenta o CEL = 3,80%, o que significa que, mantendo o mesmo valor de resistência para ambas as ligas, a liga HPI tem uma notável tendência a ter menos rechupe.

[0043] As observações anteriores explicam porque nós não encontramos no mercado uma liga tradicional de ferro cinzento com alta resistência aplicável em blocos ou cabeçotes de motor; Se tal liga fosse aplicada, ela apresentaria problemas sérios de usinagem e sanidade interna (similar aos da liga vermicular CGI). O objetivo da liga HPI é exata mente preencher esta lacuna técnica. DADOS TÉCNICOS COMPARATIVOS ENTRE AS LIGAS DE FERRO CINZENTO (Gl), ALTA PERFORMANCE (HPI) E VERMICULAR (CGI) [0044] A seguir algumas faixas de propriedades físicas e mecânicas obtidas de fundidos do mercado, comparando o ferro cinzento tradicional (Gl), o ferro de alta performance (HPI) e o ferro vermicular (CGI): [0045] Conforme os resultados acima alem de alta resistência a tração, a liga HPI apresenta excelente usinabilidade, absorção de vibrações, condutividade térmica, baixa tendência ao rechupe e microestrutura estável (compatível com as ligas de ferro cinzento).

Reivindicações

Claims (3)

1. Método para obter uma liga de ferro cinzento de alta resistência, em forno indução caracterizado pelo fato onde: a) O método de desoxidação do metal líquido apresenta os passos seguintes: - Subir a temperatura do forno acima da temperatura de equilíbrio do dióxido de silício (Si02); - Desligar o forno por aproximadamente 5 minutos de forma a promover a flotação dos óxidos coalescidos alem de outras impurezas; - Espalhar um agente aglutinante na superfície do banho líquido; e - Remover a seguir este material aglutinante, agora saturado com óxidos coalescidos, deixando um metal líquido mais "limpo" dentro do forno. b) A fase de nucleação tem os seguintes passos: - Vazar de 15% a30% do banho líquido do forno em uma panela específica. - Durante esta operação, inocular de 0,45% a 0,60% em peso com ligas granuladas de inoculantes base Fe-Si-Sr ou Fe-Si-Ba-La, diretamente no fluxo de metal. - Retornar o vazamento deste metal líquido sobre inoculado da panela para o forno, de forma a mesclar este metal sobre inoculado da panela com o metal não inoculado que permaneceu dentro do forno. - Durante esta última operação, o forno deve ser mantido ligado. - A nucleação apresenta dois parâmetros térmicos das curvas de resfriamento: 1) Temperatura de Super Resfriamento Eutético Tse Min 1115°C; e 2) Faixa de temperatura da Recalescência Eutética ΔΤ Max 6°C Ambos os parâmetros devem ser considerados conjuntamente. c) A faixa de temperatura de vazamento para os fundidos HPI "Tp" (variando +/- 10°C) é definida por uma equação específica como função do módulo global do fundido, este módulo global deve apresentar um valor entre 1,38 e 1,52 e d) Na fase eutetóidica, a microestrutura do HPI deve apresentar um teor de grafita em sua matriz < 2,3% calculada via "regra da alavanca" tomando como base o diagrama de equilíbrio Fe-Fe3C.

2. Liga de ferro cinzento de alta resistência, produzida de acordo com o método da reivindicação 1 caracterizada pelo fato de: - O carbono equivalente (CE) é definido na faixa de 3,6% - 4,0% em peso mantendo o teor de C entre 2,8% - 3,2% - O teor de Cr é definido no max 0,4% e, quando associado com Mo, o balanço definido é %Cr + %Mo < 0,65% - O Cu e o Sn são associados conforme a seguinte equação: 0,010% < [%Cu/10 + %Sn] < 0,021% - O teor de Mn é definido entre 0,4% e 0,5% e deve ser associado ao S. Os teores conjuntos de S e Mn são definidos nas seguintes faixas calculadas da razão [%Mn / %S]: - Mn = 0.40% Faixa: Mn/S = 3.3 to 3.9 - Mn = 0.47% Faixa: Mn/S = 4.0 to 5.0 - Mn = 0.50% Faixa e: Mn/S = 5,1 to 6.0 - O teor de Si é definido na faixa de 2,0% a 2,4%. - O teor de P é definido como: %P < 0,10%.

3. Liga de ferro cinzento de alta resistência, de acordo com a reivindicação 2 caracterizada pelo fato das propriedades físicas e mecânicas serem: Taxa de Transferência de Calor (W/m °K): 45 to 60 Dureza (HB) 230 to 250 Resistência a Tração (Mpa) 300 to 370 Resistência a Fadiga (Mpa): por banda rotativa 170 to 190 Fadiga Térmica (Ciclos): Faixa de Temperatura 50°c-600°c 20xl03 Usinabilidade (km): Fresagem com ferramenta cerâmica a 400m/min : 9 to 11 Micro Estrutura..................................... perlita 98% -100%; grafita A; 4 a 7 Tendência a Rechupe (%) 1,0 to 2,0 Fator de Absorção de Vibrações (%): 90 to 100 Coeficiente de Poisson à Temperatura Ambiente 0.25 to 0.27