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Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Princípios de Ciências dos Materiais EET310 – Eng. de Petróleo * Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Profª. Gabriela Ribeiro Pereira gpereira@metalmat.ufrj.br Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Aço perlítico com cementita parcialmente globulizada Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * * 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? Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * * 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. Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * * 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 Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * * Fração Transformada • Fração transformada depende do tempo. • r é freqüentemente muito pequeno: equilíbrio não é possível • Taxa de transformação depende da Temperatura T. Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Transformação e super-resfriamento Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Transformação Eutetóide ~ DT • Crescimento da perlita a partir da austenita • Taxa de reação aumenta com DT. Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * • Taxa de reação é resultado da nucleação e crescimentos dos cristais. • Exemplos: Nucleação e Crescimento Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Diagramas de transformação isotérmica – curvas TTT Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Ex: história térmica no sistema Fe-C • Composição eutetóide, Co = 0,77%wt C • Início a T > 727oC • Resfriamento rápido até 625oC e estabilizado Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * 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 Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Bainita • Bainita: T ~ 215º - 540ºC -- ripas (fitas) de a com barras de Fe3C -- controle por difusão. • Diagrama de transformação isotérmica Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * 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. Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Martensita • Martensita: - Austenita Fe-g(CFC) para Martensita (TBC- tetragonal de base centrada) • Transformação g - M -- muito rápida! -- % transf. depende apenas de T Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Exemplos de tratamentos térmicos (1) Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Exemplos de tratamentos térmicos (1) Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Exemplos de tratamentos térmicos (2) Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Exemplos de tratamentos térmicos (3) Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Propriedades mecânicas: Sistema Fe-C (1) Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Propriedades mecânicas: Sistema Fe-C (2) Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Propriedades mecânicas: Sistema Fe-C (3) • Perlita fina vs Martensita: • Dureza: perlita fina << martensita. Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Martensita revenida Revenido: elevação da temperatura, abaixo da temperatura eutetóide, por tempo pré-determinado Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * Resumo: opções de processamento Ericksson Rocha e Almendra Ericksson Rocha e Almendra * Ericksson Rocha e Almendra * * * * 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 * 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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