Para os ferros fundidos cinzentos os teores de carbono variam entre 2,5 e 4,0%p, e os teores de silício variam entre 1,0 e 3,0%p. Um ferro fundido com um alto teor de silício (
2%p Si) sofre grafitização tão imediatamente que a cementita (
) nunca se forma. Durante a solidificação surgem lamelas ou flocos de grafita no metal. Para a maioria dos ferros fundidos, a grafita existe na forma de flocos, que são normalmente circundados por uma matriz de ferrita ou de perlita. Durante a fratura, a trinca se propaga de uma lamela para outra, devido a pouca resistência da grafita; o nome ferro fundido cinzento advém da aparência acinzentada da superfície de fratura.
Na temperatura eutetóide, a austenita se transformará em perlita e a estrutura resultante, com veios de grafita em uma matriz perlítica, será denominada ferro fundido cinzento perlítico. Se a velocidade de resfriamento for extremamente lenta ao passar pela temperatura eutetóide, a austenita se transformará em grafita e ferrita, e a estrutura, com veios de grafita em uma matriz ferrítica, será denominada ferro fundido cinzento ferrítico. No entanto, usualmente prevalecem as velocidades de resfriamento intermediárias, das quais resultam as microestruturas híbridas. Um exemplo disso ocorre nos ferros fundidos cinzentos, resfriados a uma velocidade entre “moderada” e “baixa”. A perlita se decompõe apenas parcialmente e a estrutura resultante é uma matriz perlítica, com veios de grafita envolvidos por ferrita. Essa microestrutura está mostrada esquematicamente na Figura 9.p.
O ferro fundido cinzento é comparativamente fraco e frágil, com ductilidade quase desprezível, quando submetido à tração, pois as extremidades das lamelas ou flocos de grafita são afiadas e pontiagudas, e podem servir como pontos de concentração de tensões quando uma tensão de tração externa é aplicada. Mas os ferros cinzentos são eficientes no amortecimento de energia vibracional, sendo indicados para aplicações expostas a vibrações, tais como as estruturas de base para máquinas e equipamentos pesados. O efeito do amortecimento vibracional para o aço e o ferro cinzento é apresentado de forma qualitativa na animação da Figura 9.q.
Figura 9.p – Microestrutura esquemática do ferro fundido cinzento perlítico comercial. A decomposição parcial da perlita adjacente aos flocos de grafita produz regiões de ferrita circundando os flocos de perlita.
Figura 9.q – Animação qualitativa comparando o efeito do amortecimento para o aço e o ferro fundido cinzento.