Eleani Maria Da Costa - PUCRS/DEM
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1 Eleani Maria da Costa - PUCRS/DEM DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe 3 3 C C
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DIAGRAMA DE FASE Fe-FeDIAGRAMA DE FASE Fe-Fe33CC
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DIAGRAMA DE FASE Fe-FeDIAGRAMA DE FASE Fe-Fe33CC
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FERRO PUROFERRO PURO
FERRO PUROFERRO PURO
FERRO FERRO = FERRITA = FERRITA FERRO FERRO = =
AUSTENITAAUSTENITA FERRO FERRO = FERRITA = FERRITA
TF= 1534 TF= 1534 CC As fases As fases , , e e são são
soluções sólidas com soluções sólidas com Carbono intersticialCarbono intersticial
Importância Importância comercial: imãscomercial: imãs
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Ferro Puro /Formas Ferro Puro /Formas AlotrópicasAlotrópicas
FERRO FERRO = FERRITA = FERRITA Estrutura= cccEstrutura= ccc Temperatura Temperatura
“existência”= até 912 “existência”= até 912 CC Fase Magnética até 768 Fase Magnética até 768
C (temperatura de C (temperatura de Curie)Curie)
Solubilidade máx do Solubilidade máx do Carbono= 0,002% a Carbono= 0,002% a 727 727 CC
É mole e dúctilÉ mole e dúctil
FERRO FERRO = AUSTENITA = AUSTENITA Estrutura= cfc (tem + Estrutura= cfc (tem +
posições intersticiais)posições intersticiais) Temperatura Temperatura
“existência”= 912 -“existência”= 912 -13941394CC
Fase Não-MagnéticaFase Não-Magnética Solubilidade máx do Solubilidade máx do
Carbono= 2,14% a Carbono= 2,14% a 1147 1147 CC
É mais duraÉ mais dura
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Ferro Puro /Formas Ferro Puro /Formas AlotrópicasAlotrópicas
FERRITA AUSTENITA
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Ferro Puro /Formas Ferro Puro /Formas AlotrópicasAlotrópicas
FERRO FERRO = FERRITA = FERRITA Estrutura= ccc Estrutura= ccc Temperatura “existência”= acima de Temperatura “existência”= acima de
13941394CC Fase Não-MagnéticaFase Não-Magnética É a mesma que a ferrita É a mesma que a ferrita Como é estável somente a altas Como é estável somente a altas
temperaturas não tem interesse temperaturas não tem interesse comercialcomercial
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Sistema Fe-FeSistema Fe-Fe33CC
Ferro Puro=Ferro Puro= até 0,002% de Carbono até 0,002% de Carbono Aço=Aço= 0,002 até 2,06% de Carbono 0,002 até 2,06% de Carbono Ferro Fundido=Ferro Fundido= 2,1-4,5% de Carbono 2,1-4,5% de Carbono FeFe33C (CEMENTITA)=C (CEMENTITA)= Forma-se quando Forma-se quando
o limite de solubilidade do carbono é o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado (6,7% de C)ultrapassado (6,7% de C)
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CEMENTITA (FeCEMENTITA (Fe33C)C)
Forma-se quando o limite de solubilidade Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado (6,7% de C)do carbono é ultrapassado (6,7% de C)
É dura e frágilÉ dura e frágil é um composto intermetálico é um composto intermetálico
metaestável, embora a velocidade de metaestável, embora a velocidade de decomposição em ferro decomposição em ferro e C e C seja muito seja muito lentalenta
A adição de Si acelera a decomposição A adição de Si acelera a decomposição da cementita para formar grafitada cementita para formar grafita
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PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-FeFe-Fe33C (EUTÉTICO)C (EUTÉTICO)
PONTO C PONTO C LIGA EUTÉTICA LIGA EUTÉTICA é o é o ponto ponto mais baixo de fusãomais baixo de fusão
Líquido Líquido FASE FASE ( (austenita) + cementitaaustenita) + cementita
- Temperatura= 1147 - Temperatura= 1147 CC- Teor de Carbono= 4,3%- Teor de Carbono= 4,3% As ligas de Ferro fundido de 2,06-4,3% de C As ligas de Ferro fundido de 2,06-4,3% de C
são chamadas de ligas hipoeutéticassão chamadas de ligas hipoeutéticas As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C
são chamadas de ligas hipereutéticassão chamadas de ligas hipereutéticas
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PONTOS IMPORTANTES DO PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-FeSISTEMA Fe-Fe33C (EUTETÓIDE)C (EUTETÓIDE)
PONTO S PONTO S LIGA EUTETÓIDE LIGA EUTETÓIDE é é o ponto de mais baixo de transformação o ponto de mais baixo de transformação sólidasólida
AustenitaAustenita FASE FASE (FERRITA) + Cementita (FERRITA) + Cementita- - Temperatura= 723 Temperatura= 723 CC- Teor de Carbono= 0,8 %- Teor de Carbono= 0,8 % Aços com 0,002-0,8% de C são chamadas de aços Aços com 0,002-0,8% de C são chamadas de aços
hipoeutetóidehipoeutetóide Aços com 0,8-2,06% de C são chamadas de aços Aços com 0,8-2,06% de C são chamadas de aços
hipereutetóideshipereutetóides
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MICROESTRUTURAS / MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDEEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrioequilíbrio
É similar ao eutético É similar ao eutético Consiste de lamelas alternadas de fase Consiste de lamelas alternadas de fase
(ferrita) e Fe(ferrita) e Fe33C (cementita) C (cementita) chamadachamada de de
PERLITAPERLITA FERRITA FERRITA lamelas + espessas e claraslamelas + espessas e claras CEMENTITA CEMENTITA lamelas + finas e escuraslamelas + finas e escuras Propriedades mecânicas da perlita Propriedades mecânicas da perlita
• intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e cementita (dura e frágil)cementita (dura e frágil)
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MICROESTRUTURAS / MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDEEUTETÓIDE
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MICROESTRUTURAS MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE/HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrioequilíbrio
Teor de Carbono = 0,002- 0,8 %Teor de Carbono = 0,002- 0,8 % Estrutura Estrutura
Ferrita + PerlitaFerrita + Perlita As quantidades de ferrita e As quantidades de ferrita e
perlita variam conforme a perlita variam conforme a
% de carbono e podem % de carbono e podem ser determinadas pela ser determinadas pela regra das alavancasregra das alavancas
Partes claras Partes claras = pró = pró eutetóide ferritaeutetóide ferrita
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MICROESTRUTURAS MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE/HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrioequilíbrio
Teor de Carbono = 0,8-Teor de Carbono = 0,8-2,06 %2,06 %
Estrutura Estrutura
cementita+ Perlitacementita+ Perlita As quantidades de As quantidades de
cementita e perlita variam cementita e perlita variam conforme a % de carbono conforme a % de carbono e podem ser determinadas e podem ser determinadas pela regra das alavancaspela regra das alavancas
Partes claras Partes claras = pró = pró eutetóide cementitaeutetóide cementita
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MICROESTRUTURAS /EUTETÓIDEMICROESTRUTURAS /EUTETÓIDE Supondo resfriamento fora do equilíbrioSupondo resfriamento fora do equilíbrio
EFEITOS DO NÃO-EQUILÍBRIOEFEITOS DO NÃO-EQUILÍBRIO Ocorrências de fases ou transformações Ocorrências de fases ou transformações
em temperaturas diferentes daquela em temperaturas diferentes daquela prevista no diagramaprevista no diagrama
Existência a temperatura ambiente de Existência a temperatura ambiente de fases que não aparecem no diagramafases que não aparecem no diagrama
Cinética das transformações Cinética das transformações equação de equação de
ArrheniusArrhenius
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CURVAS TTTCURVAS TTT
As curvas TTT estabelecem a As curvas TTT estabelecem a temperatura e o tempo em que temperatura e o tempo em que ocorre uma determinada ocorre uma determinada transformaçãotransformação
Só tem validade para Só tem validade para transformações a temperatura transformações a temperatura constante constante
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CURVAS TTTCURVAS TTT MICROESTRUTURAS /EUTETÓIDEMICROESTRUTURAS /EUTETÓIDE
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RESFRIAMENTO A RESFRIAMENTO A TEMPERATURA TEMPERATURA CONSTANTECONSTANTE
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CURVAS TTTCURVAS TTT /RESFRIAMENTO /RESFRIAMENTO CONTÍNUOCONTÍNUOMICROESTRUTURAS /EUTETÓIDEMICROESTRUTURAS /EUTETÓIDE
A (A (FORNOFORNO)= Perlita )= Perlita grossagrossa
B (B (ARAR)= Perlita + fina )= Perlita + fina (+ dura que a (+ dura que a anterior)anterior)
C(C(AR SOPRADOAR SOPRADO)= )= Perlita + fina que a Perlita + fina que a anterioranterior
D (D (ÓLEOÓLEO)= Perlita + )= Perlita + martensitamartensita
E (E (ÁGUAÁGUA)= Martensita)= MartensitaNo resfriamento contínuo, as curvas TTT deslocam-se um pouco para a direita e para baixo
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CURVAS TTTCURVAS TTT MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE E MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE E HIPEREUTETÓIDEHIPEREUTETÓIDE
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MICROESTRUTURASMICROESTRUTURAS
MARTENSITAMARTENSITA
- - É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por difusão)difusão)
- Forma de agulhas - Forma de agulhas
- É dura e frágil (dureza: 63-67 Rc)- É dura e frágil (dureza: 63-67 Rc)
- Tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase metaestável, por isso - Tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase metaestável, por isso não aparece no diagrama)não aparece no diagrama)
MARTENSITA REVENIDAMARTENSITA REVENIDA
- - É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita)É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita)
- A dureza cai- A dureza cai
- Os carbonetos precipitam- Os carbonetos precipitam
- Forma de agulhas escuras- Forma de agulhas escuras
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MARTENSITA MARTENSITA (dureza: 63-67 (dureza: 63-67 Rc)Rc)
Martensita nos aços
Martensita no titânio
A transf. Martensítica ocorre c/ aumento de
volume
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MARTENSITA REVENIDAMARTENSITA REVENIDA
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PERLITAPERLITAPerlita fina:
20-30 Rc
Perlita grossa:
86-97 RB
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MICROESTRUTURASMICROESTRUTURAS
BAINITABAINITA
- Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho- Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho
- Forma de agulhas que só podem ser vista com - Forma de agulhas que só podem ser vista com microscópio eletrônicomicroscópio eletrônico
Dureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita acidular 50-60 Rc
ESFEROIDITAESFEROIDITA
- É obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetóide) da - É obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetóide) da perlita ou bainita, durante um tempo bastante longoperlita ou bainita, durante um tempo bastante longo
TROOSTITATROOSTITA- os carbonetos precipitam de forma globular (forma escura)- os carbonetos precipitam de forma globular (forma escura)- Tem baixa dureza (30-40 Rc)
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TRANSFORMAÇÕESTRANSFORMAÇÕES
AUSTENITA
Perlita
( + Fe3C) + a fase
próeutetóide
Bainita
( + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita Revenida
( + Fe3C)Ferrita ou cementita
Resf. lentoResf. moderado
Resf. Rápido (Têmpera)
reaquecimento
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FATORES QUE AFETAM A FATORES QUE AFETAM A POSIÇÃO DAS CURVAS TTTPOSIÇÃO DAS CURVAS TTT
Teor de carbonoTeor de carbono Tamanho do grão da austenitaTamanho do grão da austenita Composição química Composição química
(elementos de liga)(elementos de liga)
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TEOR DE CARBONOTEOR DE CARBONO
Quanto menor o teor de Quanto menor o teor de carbono (abaixo do eutetóide) carbono (abaixo do eutetóide) mais difícil de se obter mais difícil de se obter estrutura martensíticaestrutura martensítica
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COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE LIGAQUÍMICA/ELEMENTOS DE LIGA
Quanto maior o teor e o número dos elementos Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as de liga, mais numerosas e complexas são as reaçõesreações
Todos os elementos de liga Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto)(exceto o Cobalto)
deslocam as curvas para a direita, retardando deslocam as curvas para a direita, retardando as transformaçõesas transformações
Facilitam a formação da martensitaFacilitam a formação da martensita
*** Conseqüência: em determinados aços pode-se obter martensita mesmo com resfriamento lento
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EFEITO DA COMPOSIÇÃO EFEITO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE LIGA NAS QUÍMICA/ELEMENTOS DE LIGA NAS CURVAS TTTCURVAS TTT
AISI 1335AISI 1335 AISI 5140AISI 5140
Mesmo teor de carbono mas com diferentes elementos de liga
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COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE LIGAQUÍMICA/ELEMENTOS DE LIGA
AISI 4340AISI 4340 neste aço é possível obter bainita por neste aço é possível obter bainita por resfriamento contínuoresfriamento contínuo
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COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE LIGAQUÍMICA/ELEMENTOS DE LIGA
AISI 1321 cementadoAISI 1321 cementado as linhas Mi e Mf são as linhas Mi e Mf são abaixadas. abaixadas.
Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente.austenita residual a temperatura ambiente.
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TAMANHO DE GRÃO DA TAMANHO DE GRÃO DA AUSTENITAAUSTENITA
Quanto maior o tamanho de grão mais Quanto maior o tamanho de grão mais para a direita deslocam-se as curvas para a direita deslocam-se as curvas TTTTTT
Tamanho de grão grande dificulta a Tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma formação da perlita, já que a mesma
inicia-se no contorno de grãoinicia-se no contorno de grão
Então, tamanho de grão grande favorece Então, tamanho de grão grande favorece
a formação da martensitaa formação da martensita
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TAMANHO DE GRÃO DA TAMANHO DE GRÃO DA AUSTENITAAUSTENITA
No entanto deve-se evitar tamanho de No entanto deve-se evitar tamanho de grão da austenita muito grande porque:grão da austenita muito grande porque:
Diminui a tenacidadeDiminui a tenacidade Gera tensões residuaisGera tensões residuais É mais fácil de empenarÉ mais fácil de empenar É mais fácil de ocorrer fissurasÉ mais fácil de ocorrer fissuras
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HOMOGENEIDADE DA HOMOGENEIDADE DA AUSTENITAAUSTENITA
Quanto homogênea a austenita mais para Quanto homogênea a austenita mais para a direita deslocam-se as curvas TTTa direita deslocam-se as curvas TTT
Os carbonetos residuais ou regiões ricas Os carbonetos residuais ou regiões ricas
em C atuam como núcleos para a em C atuam como núcleos para a formação da perlitaformação da perlita
Então, uma maior homogeneidade Então, uma maior homogeneidade favorece a formação da martensitafavorece a formação da martensita
