Metalografia e Tratamento Térmico

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20/12/2012
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METALOGRAFIA METALOGRAFIA E E 
TRATAMENTO TÉRMICOTRATAMENTO TÉRMICO
Professor Me. Paulo Machado
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DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO E 
DE TRANFORMAÇÃO
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DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO E DE TRANFORMAÇÃO
Introdução: Já conhecemos
alguns dos constituintes que
podem ser encontrados nas ligas
Fe-C. Agora vamos determinar
onde, como e quando se formam.
Vamos estudar o diagrama de
equilíbrio da liga Fe-C.
Neste diagrama pode ser visto as
três transformações invariantes que
as ligas formadas por ferro e
carbono podem sofrer e que são:
TRANSFORMAÇÃO PERITÉTICA;
TRANSFORMAÇÃO EUTÉTICA;
TRANSFORMAÇÃO EUTETÓIDE.
PERITÉTICA
EUTÉTICA
EUTETÓIDE
Fases da Transformação em Condições de Equilíbrio 
termodinâmico
� As transformações em equilíbrio termodinâmico são descritas pelo
diagrama de fases. O diagrama de fases parcial do sistema Fe-C
foi apresentado, onde este abrange ligas Fe-C com teor de C até
6,7% em peso, podendo ser observado os campos de estabilidade
das fases de equilíbrio (α, γ, δ e Fe3C).
� Ferrita (α): é uma fase de solução solida intersticial de C no Fe α
com estrutura (CCC), dúctil apresentando dureza e resistência
mecânica baixas.
� Austenita (γ): é uma fase de solução solida intersticial de C no Fe γ
com estrutura (CFC) com limite de solubilidade 2,06% a
temperatura 1.147ºC.
� Fase (δ) “ Ferrita δ”: é uma fase de solução solida intersticial de C
no Fe δ com estrutura (CCC) com limite de solubilidade 2,06% a
temperatura 1.147ºC.
� Cementita (Fe3C): fase e/ou composto metaestável, frágil
apresentando dureza e resistência mecânica altas.
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TRANSFORMAÇÃO PERITÉTICA
� Os pontos J (máxima solubilidade de carbono na ferrita δ), I (peritético) e
B possuem as seguintes coordenadas:
� Ponto: J ( 0,10 %C ; 1.492 ºC );
� Ponto: I ( 0,18 %C ; 1.492 ºC );
� Ponto: B ( 0,51 %C ; 1.492 ºC ).
A transformação PERITÉTICA
consiste no seguinte:
L + S1 S2
Definição Geral.
+
Ferrita δ Austenita
Definição para Liga Fe-C.
Figura. Esquema ilustrativo de parte
do diagrama Fe-Fe3C onde ocorre a
transformação Peritética.
 →→→→←←←← CT º
C
L
%51,0 C%1,0
δδδδ
 →→→→←←←← Cº492.1 C%18,0
γγγγ
� Os pontos E (máxima solubilidade de carbono na austenita), C (eutético) e 
F possuem as seguintes coordenadas:
� Ponto: E ( 2,11 %C ; 1.147 ºC );
� Ponto: C ( 4,30 %C ; 1.147 ºC );
� Ponto: F ( 6,67 %C ; 1.147 ºC ).
A transformação Eutética
consiste no seguinte:
L ( S 1 + S2 )
+ 
Ledeburita Primária
TRANSFORMAÇÃO EUTÉTICA
Figura.Esquema ilustrativo de parte do
diagrama Fe-Fe3C onde ocorre a
transformação Eutética.
 →→→→←←←← CT º
C
L
%3,4  →→→→←←←←
Cº492.1 C%06,2
γγγγ
C
CFe
%7,6
3
A γγγγ e a Fe3C, são ditas Pro Eutéticas
quando ocorrem a temperaturas
superiores a eutética.
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� Os pontos P (máxima solubilidade de carbono na ferrita), S (eutetoide) e 
K possuem as seguintes coordenadas:
� Ponto: P ( 0,025 %C ; 727 ºC )
� Ponto: S ( 0,800 %C ; 727 ºC )
� Ponto: K ( 6,670 %C ; 727 ºC )
A transformação eutetóide
consiste no seguinte:
S 1 ( S 2 + S3 )
( + )
Austenita Perlita
TRANSFORMAÇÃO EUTETÓIDE
 →→→→←←←← CT º
C%8,0
γγγγ
 →→→→←←←← Cº727 C%025,0
αααα
C
CFe
%7,6
3
A αααα e a Fe3C, são ditas Pro Eutetóides
quando ocorrem a temperaturas superiores a
eutetóide.
Figura. Esquema ilustrativo de parte
do diagrama Fe-Fe3C onde ocorre a
transformação Eutetoide.
TRANSFORMAÇÃO EUTETÓIDE
A
B
-Em [A] Esquema ilustrando a transformação de um Aço Eutetóide [0,8%C] em
resfriamento lento; Em [B] Foto micrografia de uma Aço Eutetoide resfriado
lentamente: Perlita Eutetoide Lamelar. As lamelas escura são Cementitas [Fe3C]
e as lamelas claras são as Ferritas [α]. Ataque Picral; 650X. [Smith].
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TRANSFORMAÇÃO EUTETÓIDE
-Em [A] Parte do Diagrama de Equilíbrio Fe-Fe3C, referente aos aços C.C. hipo
eutetóide, no qual é ilustrado as transformações de um aço com 0,4%C. Em [B]
Micro estrutura de um Aço C.C Hipo eutetoide com 0,35%C austenitizado e
resfriado lentamente. As regiões claras são as ferritas e as regiões escuras são
as perlitas. Nital 2%; 500X.
B
A
TRANSFORMAÇÃO EUTETÓIDE
-Em [A] transformações de um Aço Hiper eutetoide com 1,2%C em resfriamento
lento. Em [B] foto micrografia de um Aço Hiper eutetoide com 1,2%C
austenitizado e resfriado lentamente. A estrutura é constituída de Cementita pro-
eutetoide, nos contornos do grão da austenita inicial, fase clara. A fase escura
consiste em perlita lamelar grosseira. Picral; 1.000X.
B
A
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CLASSIFICAÇÃO DA LIGA Fe-C
•Quando propomos a classificação as ligas Fe-C, podemos fazê-lo nos referindo 
a dois (02) aspectos, que são:
1- A transformação invariante que lhes for peculiar, podendo ocorrer:
-Aços
-Ferro Fundidos (FoFo)
2- O teor de Carbono.
-Ferro comercialmente puro.
-As ligas endurecíveis por precipitação.
-Ferrosas.
-Não Ferrosas.
CLASSIFICAÇÃO DA LIGA Fe-C
1- A transformação invariante que lhes for peculiar.
-Nos aços.
-Segundo a transformação Eutetóide:
Aços Hipoeutetóide (0,025 – 0,8)% C;
Aços Eutetóide (0,8)% C;
Aços Hipereutetóide (0,8 – 2,06)% C;
-Nos FoFo.
-Segundo a transformação Eutética:
FoFo Hipoeutético (2,06 – 4,3)% C;
FoFo Eutético (4,3)% C;
FoFo Hipereutético (4,3 – 6,7)% C;
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CLASSIFICAÇÃO DA LIGA Fe-C
2- O teor de Carbono 
-Ferro comercialmente puro (X1).
Obtido por eletrolise, tendo sua aplicação industrial
basicamente devido a sua resistência a corrosão e é conhecido por Ferro
ARMCO, derivado do nome do fabricante AMERICAN ROLLING MILL CO.
através dos fornos SM Básico, sob patente.
Elementos % C %Mn %P %S %Si
Fe ARMCO 0,012 0,017 0,005 0,025 -
Fe Eletrolítico 0,006 - 0,005 0,004 0,015
CLASSIFICAÇÃO DA LIGA Fe-C
2- O teor de Carbono 
-Ligas endurecíveis por precipitação.
- Ligas Ferrosa – Sistema Fe-Fe3C (X2)
Esta possibilidade não é exclusiva do sistema Fe – C, pois
existem muitos sistemas binários com solubilidade limitada de um componente
no outro, de tal sorte que a linha PQ do diagrama Fe-Fe3C é muito comum e
possuem um grande significado prático, pois tornam possível o endurecimento
por precipitação ou envelhecimento. Um dos processos mais importante de
endurecimento dos metais. Muito usado em ligas não ferrosas, como por
exemplo, ligas de Al e de Mg.
Quanto menor ( < ) a temperatura mais importante são estes 
locais.
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CLASSIFICAÇÃO DA LIGA Fe-C
Esquema de parte do Diagrama Fe- Fe3C com indicações de duas das três 
Transformações Invariantes do Sistema Fe-C
Solubilidade de C, no Fe-α
As curvas do tipo da figura abaixo, semelhante as curvas PQ do diagrama Fe-
Fe3-C, são chamadas de Linha Solvus, curva que define a composição de
equilíbrio de [αααα], para uma dada temperatura.
Nestas ligas é onde se
desenvolve os tratamentos
de solubilização e
envelhecimento.
Figura – Esquema ilustrando 
uma Linha Solvus para uma 
liga hipotética.
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Solubilidade de C, no Fe-α
-A curva da Figura acima mostra que o processo de precipitação termina muito
lentamente devido a perda contínua de soluto pelo solvente. to, é definido
tempo de incubação e representa o tempo necessário para a formação de
núcleos estáveis e visíveis.
Figura – Evolução da quantidade de
Precipitados em função do tempo
para a temperatura de 76 oC, a partir
de uma solução saturada de uma liga
Fe-C com 0,018%C.
Solubilidade de C, no Fe-α
-A curva da Figura acima apresenta a curvade endurecimento por precipitação
de uma liga diluída Fe-C, com 0,015%, submetida a envelhecimento na
temperatura de 900C. A curva apresentar um máximo.
Figura – Variação da Dureza durante
o tratamento de Envelhecimento.
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CLASSIFICAÇÃO DA LIGA Fe-C
-Ligas endurecíveis por precipitação.
- Ligas não Ferrosas – Sistema Al-Cu (X2): %Cu (94,35 a 
98,20)%.
Na Figura abaixo pode ser visto o sistema Al-Cu, no qual
encontra-se indicado a faixa de teor de cobre que agregado ao Al forma as ligas
deste sistema que são susceptíveis de sofrerem endurecimento por
precipitação.
CLASSIFICAÇÃO DA LIGA Fe-C
-Figura – esquema ilustrativo de uma operação de Solubilização e
precipitação.
Procedimento: solubilizar, resfriar rápido, reaquecer abaixo da temperatura
solvus.
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BIBLIOGRAFIA
- W.F.Smith, Structure and Properties of Engineering Alloys, McGraw Hill, 1981.