CMI TP3 Diagrama Fe Fe3C

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  • M e s t r a d o I n t e g r a d o e m E n g e n h a r i a M e c n i c a

    C i n c i a e E n g e n h a r i a d e M a t e r i a i s I

    -Diagrama de fases Fe-Fe3C

    3 Aula Terico-Prtica

  • Diagrama de fases Fe-C

    Liga eutectide

    1. Inicialmente, existe apenas .

    2. A uma temperatura imediatamente abaixo da eutectide toda a fase transforma-se em perlite (ferrite + Fe3C) de acordo com a reaco eutectide.

    3. Estas duas fases tem concentraes de carbono muito diferentes. Esta reaco rpida. No h tempo para haver grandedifuso de carbono. As fases organizam-se como lamelas alternadas de ferrite e cementite.

  • Diagrama de fases Fe-C

    Liga hipoeutetide

    1. Inicialmente, existe apenas .

    2. Em seguida comea a surgir a fase nas fronteiras de gro da fase . A concentrao da austenite cai com a temperatura seguindo a

    linha que separa o campo + do campo .

    3. A T imediatamente acima da eutectide a concentrao da fase 0.77 wt% C, eutectide.

    4. A T imediatamente abaixo da eutectide toda a fase se

    transforma em perlite. A fase , que no muda, denominada ferrite pro-eutectide.

  • Diagrama de fases Fe-C

    Liga hipereutectide

    1. Inicialmente, existe apenas .

    2. Em seguida comea a surgir a fase Fe3C nas fronteiras de gro da fase . A concentrao da Fe3C constante igual a 6.7 wt% C. A concentrao da austenite cai com a temperaturaseguindo a linha que separa o campo +Fe3C do campo .

    3. Imediatamente acima da eutectide a concentrao da fase 0.77 wt% C, eutectide.

    4. Imediatamente abaixo da eutectide toda a fase se transforma em perlite. A fase Fe3C , que no muda, denominada cementite pro-eutectide.

  • Diagrama de fases Fe-CExemplos de microestruturas

  • 1- O carbono forma soluo slida intersticial tanto na estrutura CCC da ferrite () quanto na estrutura CFC da austenite (). Explicar porque razo a solubilidade de C na austenite (2,11% C) muito maior que na ferrite (0,022% C) se o factor de empacotamento atmico da austenite (CFC) maior que da ferrite (CCC).

    Srie I Diagrama de fases Fe-CExerccio 1

    Rede cbica de corpo centrado (BCC)

    - tomos por clula?

    - N de coordenao?

    - Factor empacotamento: 68 %

    Rede cbica de faces centradas

    - tomos por clula?

    - N de coordenao?

    - Factor empacotamento: 74 %

  • Srie I Diagrama de fases Fe-CExerccio 1

  • 2- Calcular as quantidades(% em peso) das fasesferrite e cementitepresentes temperaturaambiente para aos com0,30%C, 0,77%C e 1.2 %C.

    Srie I Diagrama de fases Fe-CExerccio 2

  • A TB:

    Duas fases e L

    WL = S/(R+S)

    W = R/(R+S)

    Regra da alavanca

    Srie I Diagrama de fases Fe-CExerccio 2

  • Para a temperatura ambiente e C1 = 0,30% de C, temos:

    % (ferrite) = (6.7-0.3)/(6.7-0).100 = 95,5%

    % Fe3C (cementite) = (0,3-0)/(6.7-0).100 = 4,5%

    Srie I Diagrama de fases Fe-CExerccio 20,3%C

  • Para a temperatura ambiente e C1 = 0,77% de C, temos:

    % (ferrite) = (6.7-0.77)/(6.7-0).100 = 88,5%% Fe3C (cementite) = (0,77-0)/(6.7-0).100 = 11,5%

    Srie I Diagrama de fases Fe-CExerccio 20,7%C

  • Para a temperatura ambiente e C1 = 1,2% de C, temos:

    % (ferrite) = (6.7-1.2)/(6.7-0).100 = 82,1%

    % Fe3C (cementite) = (1.2-0)/(6.7-0).100 = 17,9%

    Srie I Diagrama de fases Fe-CExerccio 21,2%C

  • Srie I Diagrama de fases Fe-C : Exerccio 33- Considere um ao hipoeutectidecontendo 0,40% de C calcular:

    A quantidade de ferrite pr-eutectide formada. A quantidade de perlite

    A quantidade de ferrite contida naperlite (ferrite do eutectide).

    Explique a diferena entre a ferritepr-eutectide e a ferrite eutectideda perlite. Existem diferenas decomposio ou estrutura cristalina?

  • Srie I Diagrama de fases Fe-CExerccio 3

    Para a temperatura ambiente e C1 = 0,40% temos:

    % (ferrite) = (6.7-0.4)/(6.7-0).100 = 94,0%, % Fe3C (cementite) = (0,4-0)/(6.7-0).100 = 6,0%

    A 727 C temos: % ferrite pr-eutectide = (0.77-0.4)/(0.77-0.022).100 = 49.5%

    % ferrite na perlite = 94 49.5 = 44.5 %

    % perlite = % austenite a 727 C =100-49.5 = 50.5 %

    0,4%C

  • 4 - Considere um ao hipereutectidecontendo 1,5% de C calcular:

    A quantidade de cementite pr-eutectide formada.

    A quantidade de perlite

    A quantidade de cementite contidana perlite (cementite do eutectide).

    Srie I Diagrama de fases Fe-C : Exerccio 4

  • Srie I Diagrama de fases Fe-Fe3CExerccio 4

    Para a temperatura ambiente e C1 = 1,50% de C temos:

    % (ferrite) = (6.7-1.5)/(6.7-0.0).100 = 77,6%

    % Fe3C (cementite) = (1.5-0)/(6.7-0).100 = 22,4%

    A 727 C temos: % cementite pr-eutectide = (1.5-0.77)/(6.7-0.77).100 = 12.3%(86% de cementite em contorno de gro)

    % cementite na perlite = 22.4 % - 12.3 % = 10.1 %

    % perlite = % austenite a 727 C =100-12.3= 87.7 %