cap10 - Microestrutura dos materiais metálicos

Prévia do material em texto

Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Fabio Domingos Pannoni 
Gerdau Açominas S.A. 
Microestrutura dos Materiais Metálicos
CAPÍTULO 10
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
SOLIDIFICAÇÃO DOS METAIS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS DE FASE
•Figura 1: Representação esquemática das curvas de resfriamento: 
•(a) Metal puro; (b) Liga binária
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS DE FASE
•Figura 2: Diagrama de equilíbrio para curvas de resfriamento de soluções sólidas cobre-níquel
•(a) Curvas de resfriamento; (b) Diagrama de fases
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS DE FASE
•Figura 3: Porção do diagrama de fase cobre-níquel
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS DE FASE
•Figura 4: Representação do desenvolvimento da microestrutura durante a solidificação muito lenta 
•de uma liga 35%Ni-65%Cu
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS DE FASE
•Figura 5: Transformações alotrópicas 
•do ferro
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS DE FASE
•Figura 6: Diagrama de fases para o 
•sistema Ferro-Carbono
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS DE FASE
•Figura 7: Representação das microestruturas para uma liga ferro-carbono com composição hipoeutetóide
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS DE FASE
•Figura 8: Fotomicrografias da ferrita, austenita e de um aço perlítico-ferrítico 
•(adaptado de Callister Jr., 2002, p.190 a 193)
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
CINÉTICA DE REAÇÕES NO ESTADO 
SÓLIDO
•Figura 9: Representação da transformação isotérmica da transformação da austenita em perlita
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
DIAGRAMAS TTT
•Figura 10: Diagrama TTT para (a) aço eutetóide, (b) aço hipoeutetóide, e, (c) aço hipereutetóide
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
CINÉTICA DE REAÇÕES NO ESTADO 
SÓLIDO
•Figura 11: Diagrama TTT para 
•resfriamento contínuo
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
CINÉTICA DE REAÇÕES NO ESTADO 
SÓLIDO
•Figura 12: Superposição de curvas de resfriamento no diagrama de transformação para resfriamento contínuo
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
COMPORTAMENTO MECÂNICO DAS LIGAS 
FERRO-CARBONO
•Figuras 13 & 14: Influência do teor de carbono sobre algumas propriedades mecânicas 
•(adaptado de Metals Handbook, vol.4, 9th ed., ASM, 1981, p.9)
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
TRATAMENTO TÉRMICO
•Figuras 15 & 16: Diagrama esquemático de transformação para recozimento pleno
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
TRATAMENTO TÉRMICO
•Figura 17: Diagrama esquemático de transformação para recozimento isotérmico
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
TRATAMENTO TÉRMICO
•Figura 18: Faixa de temperaturas para recozimento subcrítico
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
TRATAMENTO TÉRMICO
•Figura 19 & 20: Tratamento de normalização e faixa de temperatura aplicável
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
TRATAMENTO TÉRMICO
•Figura 21: Têmpera e revenido
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
LIGAS FERROSAS
•Figura 22: Classificação das ligas ferrosas
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Quadro 1: Alguns aços comuns
ASTM C max (%)
Mn,
(%)
Pma
x
(%)
Sma
x
(%)
Si
(%)
Cu
(%)
Ni
(%)
Cr
(%)
V
(%)
A36 0,26 ---
0,0
4
0,0
5
0,40max 0,20min (*) --- --- ---
A572 
Gr.50
0,23 1,35max
0,0
4
0,0
5
0,40max --- --- ---
0,01-
0,15
A588 
Gr.B
0,20 0,75-1,35
0,0
4
0,0
5
0,15-
0,50
0,20-0,40 0,50max 0,40-0,70
0,01-
0,10
ASTM
Limite de escoamento 
(MPa)
Limite de
Resistência (MPa)
Alongamento mínimo, 
(%, Lo = 200mm)
A36 250min 400-550 20
A572 
Gr.50
345min 450min 18
A588 
Gr.B
345min 485min 18
LIGAS FERROSAS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Quadro 2: Alguns aços comuns e aços-liga temperados
em óleo e revenidos
AISI
C
(%)
Mn,
(%)
Pmax
(%)
Smax
(%)
Si Ni Cr Mo
1040 0,37-0,44 0,60-0,90 0,030 0,050 --- --- --- ---
1095 0,90-1,03 0,30-0,50 0,030 0,050 --- --- --- ---
4340 0,38-0,43 0,60-0,80 0,030 0,040
0,15/0,3
5
1,65/2,0
0
0,70/0,9
0
0,20/0,3
0
ASTM
Limite de Escoamento 
(MPa)
Limite de
Resistência (MPa)
Alongamento mínimo, 
(%, Lo = 50mm)
1040 430-585 605-780 33-19
1095 510-830 760-1280 26-10
4340 895-1570 980-1960 21-11
LIGAS FERROSAS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Quadro 3: Alguns aços inoxidáveis
AISI C max (%) Mnmax
(%)
Cr
(%)
Ni
(%)
Ti 
(%)
Mo
(%)
Simax
(%)
Pmax
(%)
Smax
(%)
409 0,80 1,0 10,5-11,8 0,50max 0,75 --- 1,0 0,045 0,030
304 0,08 2,0 18,0-20,0 8-10,5 --- --- 0,75 0,045 0,030
410 0,15 1,0 11,5-13,5 0,75max --- --- 1,0 0,040 0,030
AISI Limite de Escoamento (MPa) Limite de 
Resistência (MPa)
Alongamento mínimo, 
(% Lo = 50mm)
409 205 380 20
304 205 515 40
410 275 485 20
LIGAS FERROSAS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Quadro 4: Alguns ferros fundidos cinzentos
C
(%)
Mn
(%)
Cr
(%)
Ni
(%)
Ti 
(%)
Mo
(%)
Si
(%)
Pmax
(%)
Smax
(%)
SAE G1800 3,4-3,7 0,5-0,8 --- --- --- --- 2,8-2,3 0,15 0,15
SAE G2500 3,2-3,5 0,6-0,9 --- --- --- --- 2,0-2,4 0,12 0,15
SAE G4000 3,0-3,3 0,7-1,0 --- --- --- --- 1,8-2,1 0,07 0,15
AISI Limite de Escoamento (MPa) Limite de 
Resistência
(MPa)
Dureza Brinell
SAE G1800 --- 126 187max
SAE G2500 --- 175 170-229
SAE G4000 --- 270 217-269
LIGAS FERROSAS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Quadro 5: Alguns ferros fundidos nodulares
C
(%)
Mn
(%)
Cr
(%
)
Ni
(%)
Ti
(%
)
Mo
(%)
Si
(%)
Pmax
(%)
Smax
(%)
ASTM A536
60-40-18
3,5-3,8 0,10-1,00 ---
0,20m
ax
---
0,10m
ax
2,0-
2,8
0,015-
0,10
0,005-
0,035
ASTM A536 100-
70-03
3,5-3,8 0,10-1,00 ---
0,20m
ax
---
0,10m
ax
2,0-
2,8
0,015-
0,10
0,005-
0,035
ASTM A536 120-
90-02
3,5-3,8 0,10-1,00 ---
0,20m
ax
---
0,10m
ax
2,0-
2,8
0,015-
0,10
0,005-
0,035
AISI
Limite de Escoamento 
(MPa)
Limite de
Resistência
(MPa)
Alongamento mínimo, 
(%, Lo = 50mm)
ASTM A536
60-40-18
276 414 18
ASTM A536 100-
70-03
483 689 3
ASTM A536 120-
90-02
621 827 2
LIGAS FERROSAS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Quadro 6: Alguns ferros fundidos brancos
ASTM
C
(%)
Mn
(%)
Cr
(%)
Ni
(%)
Outros
(%)
Mo
(%)
Si
(%)
Pmax
(%)
Smax
(%)
A532 75 IA 3,0-3,6 1,3max 1,4-4,0 3,3-5,0 --- 1,0max 0,80max0,30 0,15max
A532 75 IIA 2,4-2,8 0,5-1,5 11,0-14,0 0,5max 1,2 Cu 0,5-1,0 1,0max 0,10max 0,06max
A532 75 
IIIA
2,3-3,0 0,5-1,5 23,0-28,0 1,5max 1,2 Cu 1,5max 1,0max 0,10max 0,06max
ASTM Dureza Brinell
A532 75 IA 600 (temperado)
A532 75 IIA 600 (temperado)
A532 75 
IIIA
600 (temperado)
LIGAS FERROSAS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
•Figura 23: Fotomicrografias de um ferro fundido cinzento, nodular e branco 
•(adaptado de Callister Jr., 2002, p.253)
LIGAS FERROSAS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Quadro 7: Algumas ligas de cobre
Nome
Número 
UNS
Compos. 
(%)
Condição
Limite 
Escoamento 
MPa
Limite 
Resistência 
MPa
Ductil.
(%,50mm)
Aplicações
Típicas
Cobre 
eletrolítico 
tenaz
C11000 0,04O Recozida 69 220 45
Fios 
elétricos, 
telhas
Bronze 
fosforado
C51000 5Sn, 0,2P
Recozida, 
deformada 
a frio
130 325 64
Molas,
bastão / 
solda
Bronze 
alumínio
C95400 4Fe-11Al
Bruto de 
fusão
241 586 18
Mancais, 
engrenagens
, buchas
Latão 
amarelo 
com Pb
C85400
29Zn, 
3Pb, 1Sn
Bruto de 
fusão
83 234 35
Peças, 
mobília, 
acessórios 
de 
iluminação
LIGAS NÃO-FERROSAS
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• Quadro 8: Algumas ligas de alumínio
Nº. da 
Assoc. 
Alum.
No. 
UNS
Comp. 
(%)
Condição
Limite Esc.
MPa
Limite 
Resist. 
MPa
Ductilidade 
(%, 50mm)
Aplicações
Típicas
3003
A930
03
0,12Cu, 
1,2Mn, 
0,1Zn
Recozida 40 110 30-4-
Utens. 
cozinha,vasos e 
tubulação de 
pressão
5052
A950
52
2,5Mg, 
0,25Cr
Encruada 195 230 12-18
Arames, 
rebites,tanques 
comb.
2090 ---
2,7Cu, 
0,25Mg, 
2,25Li, 
0,12Zr
Tratada 
térmicamente
, trabalhada a 
frio
455 455 5
Estruturas de 
aeronaves
LIGAS NÃO-FERROSAS