PCM - Transp 10

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Ericksson Rocha e Almendra
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Ericksson Rocha e Almendra
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Princípios de Ciências dos Materiais
EET310 – Eng. de Petróleo
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Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Profª. Gabriela Ribeiro Pereira
gpereira@metalmat.ufrj.br
Ericksson Rocha e Almendra
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Aço perlítico
com cementita parcialmente globulizada
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O que vamos aprender...
TRANSFORMAÇÃO DE FASES
• Transformar uma fase em outra leva tempo 
• Como a velocidade de transformação depende do
 tempo e da temperatura 
• Como podemos diminuir a velocidade de
 transformação de forma a obter estruturas fora do
 equilíbrio? 
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Transformação de Fase
 
	O progresso de uma transformação de fases pode ser dividido em dois estágios distintos: nucleação e crescimento.
	A nucleação envolve o surgimento de partículas, os núcleos, muito pequenas da nova fase, que são capazes de crescer.
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Transformação de Fase
Nucleação 
núcleos(sementes) agem como moldes p/crescimento dos cristais
para formação dos núcleos, taxa de adição de átomos tem que ser maior do que taxa de perda
uma vez nucleado, crescimento até alcançar o equilíbrio.
Força motriz da nucleação aumenta com T
superresfriamentos
superaquecimento
Pequeno superresfriamento  nucleação lenta – poucos núcleos – cristais grandes
Grande superresfriamento  nucleação rápida – muitos núcleos, cristais pequenos
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Fração Transformada
• Fração transformada depende do tempo.
• r é freqüentemente muito pequeno: equilíbrio não é possível
• Taxa de transformação depende da Temperatura T.
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Transformação e super-resfriamento 
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Transformação Eutetóide ~ DT
• Crescimento da perlita a partir da austenita 
• Taxa de reação
 aumenta com DT.
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• Taxa de reação é resultado da nucleação e crescimentos dos cristais. 
• Exemplos:
Nucleação e Crescimento
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Diagramas de transformação isotérmica – curvas TTT
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Ex: história térmica no sistema Fe-C
• Composição eutetóide, Co = 0,77%wt C
• Início a T > 727oC
• Resfriamento rápido até 625oC e estabilizado
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Morfologia da Perlita
• Ttransf logo abaixo de TE 
 - T alta: difusão rápida
 - Perlita grosseira
Dois casos:
• Ttransf bem abaixo de TE 
 - T baixa: difusão lenta
 - Perlita fina
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Bainita
• Bainita: T ~ 215º - 540ºC
 -- ripas (fitas) de a com barras de Fe3C
 -- controle por difusão.
• Diagrama de transformação isotérmica
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Esferoidita
• Esferoidita:
 - cristais de a com Fe3C esférico
 - dependente da difusão
 - resultado do aquecimento da bainita ou
 perlita por longo tempo
 - força motriz: redução da área interfacial 
Reaquece a perlita ou bainita na T ~ 700º C durante 18 a 24h.
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Martensita
• Martensita:
 - Austenita Fe-g(CFC) para Martensita (TBC- tetragonal de base centrada)
• Transformação g - M 
 -- muito rápida!
 -- % transf. depende apenas de T
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Exemplos de tratamentos térmicos (1)
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Exemplos de tratamentos térmicos (1)
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Exemplos de tratamentos térmicos (2)
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Exemplos de tratamentos térmicos (3)
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Propriedades mecânicas: Sistema Fe-C (1)
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Propriedades mecânicas: Sistema Fe-C (2)
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Propriedades mecânicas: Sistema Fe-C (3)
• Perlita fina vs Martensita:
• Dureza: perlita fina << martensita.
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Martensita revenida
Revenido: elevação da temperatura, abaixo da temperatura eutetóide, por tempo pré-determinado
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Resumo: opções de processamento
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In Chapter 9 we looked at the equilibrium phase diagram . This indicated phase structure if we wait long enough. But due to slow diffusion may not reach equilibrium We need to consider time- kinetics - energy of phase boundaries may be high. – also nucleation
Transformation rate
How fast do the phase transformations occur?
First need nuclei (seeds) to form for the rest of the material to crystallize
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In Chapter 9 we looked at the equilibrium phase diagram . This indicated phase structure if we wait long enough. But due to slow diffusion may not reach equilibrium We need to consider time- kinetics - energy of phase boundaries may be high. – also nucleation
Transformation rate
How fast do the phase transformations occur?
First need nuclei (seeds) to form for the rest of the material to crystallize
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