Diagramas de Fases -Parte 2

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•Possui 3 regiões monofásicas: , β e L; 
• - solução rica em cobre, prata como componente soluto e estrutura CFC 
•β – Estrutura CFC, o cobre é o soluto 
•A solubilidade de cada uma das fases é limitada, 
•Abaixo de BEG, apenas uma concentração limitada de prata dissolve no cobre e 
vice-versa; 
• Curva solvus: separa  ou β de  + β – BC, HG 
• Curva solidus:separa  e +L e β e β+L – AB, FG, BEG 
• Curva liquidus: FE - a introdução do cobre reduz a temperatura de fusão da 
prata e vice-versa 
 
BEG - Representa a temperatura mais baixa na qual uma fase 
líquida pode existir para qualquer liga cobre-prata em equilíbrio; 
E = Ponto Eutético ou Invariante 
Sob resfriamento, uma fase líquida é transformada em 
duas fases sólidas. 
A reação oposta ocorre com o aquecimento. 
L (Ct)  (C E) + β (C βE) 
 
Resf. 
Aquec. 
Reação Eutética = Facilmente Fundido 
A curva BEG = isoterma eutética 
 Três fases podem estar em equilíbrio, mas apenas nos pontos ao 
longo da isoterma; 
As regiões monofásicas estão sempre separadas por uma bifásica 
CARACT: 
Líquido   +  
 Liga Hipoeutética: Composição menor que o eutético 
 
 Liga Hipereutética: Composição maior que o eutético 
 
 
 
 
 
 
Microestrutura 
Hipoeutética 
L +  
L +  
 +  
200 
Co, wt% Sn 20 60 80 100 0 
300 
100 
L 
 
  
TE 
40 
(Sistema Pb-Sn) 
160 mm 
Microestrutura eutética 
hipereutético: (Apenas figura)) 
 
 
 
 
 
 
175 mm 
 
 
 
 
 
 
hipoeutético: Co = 50 wt% Sn 
T(°C) 
61.9 
eutético 
eutéctico: Co = 61.9 wt% Sn 
Mg2Pb 
• Compostos intermertálicos 
formam uma linha – não uma 
área – pois a sua estequiometria 
(composição) é exata. 
• Reação Eutetóide: Diferentemente do eutético uma fase sólida, ao invés 
de uma líquida, transforma-se em duas outras fases sólidas. 
   +  
• Reação Peritética: Uma fase sólida mais uma fase líquida transforma-se 
numa outra fase sólida. 
 + Líquido   
• Reação Monotética: Dois líquidos imiscíveis formam uma fase sólida e 
uma fase líquida. 
Líquido 1   + Líquido 2 
• Reação Peritetóide: Duas fases sólidas transformam-se numa outra fase 
sólida. 
 +   δ 
 
 Reação Eutetóide:   +  
Reação Peritética:  + L  
Não há variação de 
composição das 
fases 
Ponto de fusão 
congruente 
Ex: transformações 
alotrópicas 
CCC 
CFC 
CCC 
As fases ,  e  são soluções sólidas com Carbono intersticial 
 Dificilmente há ferro puro. Por eletrólise se consegue um ferro com 
pureza 99,8%; 
 Fe sempre tem carbono. Conforme ele é distribuído, varia as 
qualidades da liga. Assim, aços com maior teor de carbono podem ter 
qualidades diferentes. 
 
 O Diagrama de Fases mostra as transformações sofridas pelos cristais 
nas diversas temperaturas e dosagens. 
 Ex: cristais de ferro puro, grafita, cementita, perlita, austenita, 
esferoidita,martensita, ledeburita, etc. 
 
15 
FERRO 
FUNDIDO 
AÇO 
Fusão da 
cementita 
(L ⇔ γ + Fe3C) 
Eutético 
(γ ⇔ α + Fe3C) 
Eutetóide 
Ligas Hipoeutetóides 
Ligas 
Hipereutetóides 
Linha Crítica 
1 – Ferro Puro 
•As fases são aparentes ao longo do eixo vertical do diagrama. 
•Ao ser aquecido, o ferro puro experimenta duas alterações na 
estrutura cristalina antes de fundir: 
•0 – 770oC – Ferro  (ferrita) – estrutura CCC; 
•Entre 770oC – 910oC – Ferro β – CCC – Não magnético; 
•Entre 910oC – 1390oC – Ferro  - Austenita - CFC 
•Entre 1390oC – 1535oC - Ferro  - CCC – Ferrita 
•Acima de 1535oC o metal fundido. 
17 
Ferrita 
•Linha mais escura: limite entre os 
cristais 
•Estrutura homogênea, pouco 
resistente à tração, pouco dura e alta 
ductilidade 
•O carbono é uma impureza intersticial no ferro e 
forma uma solução sólida com a ferrita ,  e  - 
campos monofásicos ,  e . 
•Na ferrita  - CCC – apenas pequenas concentrações 
de carbono são solúveis – máx 0, 022% a 727oC 
•Forma e tamanho das posições intersticiais da 
estrutura CCC – difícil acomodar o átomo 
•É relativamente macia e torna-se magnética a T 
< 768oC 
•Densidade – 7,89g/cm3 
•A Ferrita  =  exceto pela faixa de temperatura. 
•Como a  só é estável a temperaturas relativamente altas, não tem 
qualquer importância tecnológica 
18 
Carbeto de 
Ferro 
(Fe3C) 
•Começa a se formar quando o limite de solubilidade da 
ferrita  é excedido para Temperaturas <727oC ( + Fe3C); 
•Também coexiste com  entre 727º e 1147oC 
•O eixo vai até somente 6,70%C quando forma-se o 
composto intermediário cementita; 
•O sistema Fe-C pode ser dividido em duas partes: uma 
porção rica em Fe (diagrama) e outra mostrada entre 
6,70%C-100%C (grafite puro) 
•Na prática, todos os aços têm teor de Carbono menor que 
6,70%C 
•Á medida que adiciona o C, as propriedades dos ferros se 
modificam; 
•A cementita é muito dura, o elemento que dá dureza aos 
aços. 
•Frágil 
•Se apresenta como lamelas no interior dos cristais de ferro. 
2 – Cementita 
19 
3 – Perlita (austenita + cementita) 
•Aparece na continuação da carbonetação; 
•Cada grão de ferrita só aceita 0,9% de carbono; 
•O grão nessas condições é a perlita; 
•Assim, um aço cujo conjunto tenha 0,9% de carbono 
associado é chamado de perlita (Aço perlítico ou eutectóide); 
•Abaixo desse teor: ligas hipoeutectóides e acima 
hipereutectóides 
•O aumento do teor de cementita resulta em uma diminuição 
na ductilidade e tenacidade 
20 
4 – Cementita (Ledeburita) 
•Ultrapassando 0,9%C a cementita não mais encontra 
cristais de ferro; 
•Permanece livre e vai se depositar no contorno 
intercristalino 
•A cementita é apenas um material metaestável; 
•À TA ela permanece indefinidamente um composto 
•Se aquecida até 650oC – 700oC por vários anos, 
gradualmente se transformará em ferrita e carbono na forma 
de grafite, os quais irão se conservar assim até sofrer 
resfriamento 
•Assim, na realidade o DF não corresponde ao equilíbrio, 
porque a cementita não está estável. Como a taxa de 
decomposição é muito lenta, virtualmente todo o carbono 
está como carbeto e não como grafite. 
•A adição de Si aos ferros fundidos aceleram essa reação de 
decomposição 
21 
•Até 1,7% forma cementita. Quando o limite é ultrapassado, 
o carbono começa a aparecer puro, na forma de cristais de 
ledeburita e perlita; 
•Deixa de ser aço para ser ferro fundido 
•Este é o limite que o aço pode ser esmagado por 
forjamento. 
•Acima de 1,7% as propriedades só podem ser alteradas por 
processos químicos 
5 – Carbono Puro 
22 
6 – Austenita 
•As outras fases ocorrem em temperaturas inferiores a 
727oC; 
•Quando isso ocorre, a cementita se dissolve no ferro 
circunvizinho formando um novo tipo de cristal, a austenita. 
Por isso, a temperatura 727oC é chamada temperatura 
crítica; 
•Quando ligada apenas ao Carbono, a austenita não é 
estável a temperatura inferior a 727oC; 
•A solubilidade máxima do carbono na austenita ocorre a 
1147oC; 
•A solubilidade é 100 vezes maior que a da ferrita CCC. As 
posições intersticiais na CFC são maiores e as deformações 
impostas sobre os átomos de ferro em volta dos átomos de 
carbono são muito menores; 
•É não magnética; 
•Boa resistência, boa tenacidade. 
7 – Bainita e Martensita 
Quando a austenita sofre transformação, forma outros constituintes 
encontrados a uma temperatura mais baixa: a bainita, a martensita e a 
martensita revenida 
•Bainita: Se forma a temperaturas inferiores à perlita (200oC – 450oC), através de umresfriamento de velocidade moderada; 
•Martensita: Quando as ligas austenitizadas são resfriadas rapidamente (ou 
temperadas) a uma temperatura relativamente baixa (nas vizinhanças da TA). 
•É um produto de transformação que compete com a perlita e baianita; 
•A transformação ocorre quando a taxa de têmpera é rápida o suficiente para 
prevenir a difusão do carbono. Qualquer difusão que venha a ocorrer resulta na 
formação de ferrita e cementita. 
•É dura, resistente e frágil, com pouca ductilidade 
•Quando é reaquecida transforma-se em MARTENSITA REVENIDA podem ser 
quase tão dura e resistente quanto a martensita, porém com uma ductilidade e 
uma tenacidade substancialmente aprimoradas (pela presença da ferrita). 
Vários fenômenos podem ocorrer ao modificar as temperaturas, 
dependendo da velocidade destas modificações. É essencial saber que 
através destas modificações é possível alterar fundamentalmente as 
propriedades iniciais. Assim, o TRATAMENTO TÉRMICO permite alterar a 
microestrutura e consequentemente as propriedades mecânicas dos 
materiais. 
- Remoção de tensões internas 
- Aumento ou diminuição da dureza 
- Aumento da resistência mecânica 
- Melhora da ductilidade 
- Melhora da usinabilidade 
- Melhora da resistência ao desgaste 
- Melhora da resistência à corrosão 
- Melhora da resistência ao calor 
- Melhora das propriedades elétricas e 
magnéticas 
PERITÉTICA 
  + l  
EUTÉTICA 
l  + Fe3C 
EUTETÓIDE 
  +Fe3C AÇO FOFO 
FERRO  = FERRITA 
 
 Estrutura= ccc 
 Temperatura 
“existência”= até 912 
C 
 Fase Magnética até 
768 C (temperatura 
de Curie) 
 Solubilidade máx do 
Carbono= 0,02% a 
727 C 
FERRO  = AUSTENITA 
 
 Estrutura= cfc (tem + 
posições intersticiais) 
 Temperatura 
“existência”= 912 -
1394C 
 Fase Não-Magnética 
 Solubilidade máx do 
Carbono= 2,14% a 
1148C 
 
FERRO  = FERRITA  
 
 Estrutura= ccc 
 Temperatura 
“existência”= acima de 
1394C 
 Fase Não-Magnética 
 Igual a ferrita  
 Como é estável 
somente a altas 
temperaturas não 
apresenta interesse 
comercial 
 
Ferro Puro= até 0,02% de Carbono 
Aço= 0,02 até 2,06% de Carbono 
Ferro Fundido= 2,1-4,5% de Carbono 
Fe3C (CEMENTITA)= Forma-se quando o limite de solubilidade do 
carbono é ultrapassado (6,7% de C) 
• É dura e frágil 
• Cristaliza no sistema ortorrômbico (com 12 átomos de Fe e 4 de C por célula unitária) 
• é um composto intermetálico metaestável, embora a velocidade de decomposição 
em ferro  e C seja muito lenta 
• A adição de Si acelera a decomposição da cementita para formar grafita 
 
• 2 pontos importantes 
-Eutetóide (B): 
    + Fe3C 
-Eutético (A): 
 L   + Fe3C 
Fe
3
C
 (
ce
m
en
ti
ta
) 
1600 
1400 
1200 
1000 
800 
600 
400 
0 1 2 3 4 5 6 6.7 
L 
 
(austenita) 
 +L 
 +Fe3C 
 +Fe3C 
L+Fe3C 
 
(Fe) Co, p% C 
1148°C 
T(°C) 
 727°C = T eutetóide 
A 
S R 
4.30 
Perlita = Camadas alternadas de 
 e Fe3C 
120 mm 
  
  
R S 
0.76 
C
 e
u
te
tó
id
e
 
B 
Fe3C (cementita - dura) 
 (ferrita - mole) 
Fe
3
C
 (
ce
m
en
ti
ta
) 
1600 
1400 
1200 
1000 
800 
600 
400 
0 1 2 3 4 5 6 6.7 
L 
 
(austenita) 
 +L 
 + Fe3C 
 + Fe3C 
L+Fe3C 
 
(Fe) Co , p% C 
1148°C 
T(°C) 
 
727°C 
C0 
0
.7
6
 
R S 
 
w  = S /( R + S ) 
w Fe3C = (1- w  ) 
w perlita = w  
perlita 
r s 
w  = s /( r + s ) 
w  = (1- w  ) 
 
  
  
 
 
  
  
  
  
Ferrita 
proeutetóide 
perlita 
1
0
0
 m
m
 
Fe
3
C
 (
ce
m
en
ti
ta
) 
1600 
1400 
1200 
1000 
800 
600 
400 
0 1 2 3 4 5 6 6.7 
L 
 
(austenita) 
 +L 
 +Fe3C 
 +Fe3C 
L+Fe3C 
 
(Fe) Co , p%C 
1148°C 
T(°C) 
 
0
.7
6
 Co 
R S 
w  = S /( R + S ) 
w Fe3C = (1- w  ) 
w perlita = w  
perlita 
s r 
w Fe3C = r /( r + s ) 
w  =(1- w Fe3C ) 
Fe3C 
  
  
  
  
  
  
Fe3C 
proeutetóide 
6
0
 m
m
 
perlita 
Para uma liga 99.6 p% Fe – 0.40 p% C a uma temperatura logo abaixo do eutetóide, 
determine : 
a) A composição de Fe3C e ferrita  
b) A quantidade de cementita em gramas que forma 100 g de aço 
c) A quantidade de perlita e ferrita  proeutetóide 
Fe
3
C
 (
ce
m
en
ti
ta
) 
1600 
1400 
1200 
1000 
800 
600 
400 
0 1 2 3 4 5 6 6.7 
L 
 
(austenita) 
 +L 
 + Fe3C 
 + Fe3C 
L+Fe3C 
 
Co , p% C 
1148°C 
T(°C) 
727°C 
CO 
R S 
CFe C 3 C 
CO = 0.40 p% C 
C = 0.022 p% C 
CFe C = 6.70 p% C 
3 
a) 
g7.5100 
022.07.6
022.04.0
 p% CFe 
100x
CFe
CFe
3
CFe3
3
3








x
CC
CCo



b) 
Co = 0.40 wt% C 
C = 0.022 wt% C 
Cperlita = C = 0.76 wt% C 
 
 

  

Co C
C C
x 100  51.2 g
perlita = 51.2 g 
proeutetóide  = 48.8 g 
Fe
3
C
 (
ce
m
en
ti
ta
) 
1600 
1400 
1200 
1000 
800 
600 
400 
0 1 2 3 4 5 6 6.7 
L 
 
(austenita) 
 +L 
 + Fe3C 
 + Fe3C 
L+Fe3C 
 
Co , p% C 
1148°C 
T(°C) 
727°C 
CO 
R S 
C C 
c) quantidade de perlita = quantidade de austenita logo acima da temperatura 
eutetóide 
• Mudanças em Teutetóide: • Mudanças em Ceutetóide 
T 
eu
te
tó
id
e 
 (
°C
) 
p. % dos elementos de liga 
Ti 
Ni 
Mo 
Si 
W 
Cr 
Mn 
C
 e
u
te
tó
id
e 
 (
p
%
C
) 
Ni 
Ti 
Cr 
Mn W 
Mo 
p. % dos elementos de liga 
Si 
Elemento de Liga Influência na Estrutura Influência nas Propriedades Aplicações Produtos 
Níquel 
Refina o grão 
Diminui a velocidade de 
transformação na estrutura do 
aço 
Aumento da resitencia à tração. 
Alta ductilidade 
Aço para construção mecânica. 
Aço inoxidável 
Aço resistente a altas 
temperaturas 
Peças para automóveis. 
Utensílios domésticos. Caixas 
para tratamento térmico 
Manganês 
Estabiliza os carbonetos. Ajuda 
a criar microestrutura dura por 
meio de têmpera. Diminui a 
velocidade de resfriamento 
Aumento da resistência 
mecânica e temperabilidade da 
peça. Resistência ao choque. 
Aço para construção mecânica 
Peças para automóveis e peças 
para uso geral em engenharia 
mecânica 
Cromo 
Forma carbonetos. Acelera o 
crescimento dos grãos. 
Aumento da resistência À 
corrosão e a oxidação. 
Aumento da resistência a altas 
temperaturas 
Aços para construção 
mecânica. 
Aços-ferramenta. 
Aços inoxidáveis 
Produtos para indústria 
química. Talheres, válvulas e 
peças para fornos. Ferramentas 
de corte. 
Molibdênio 
Influência na estabilização do 
carboneto. 
Alta dureza ao rubro. Aumento 
da resistência à tração. 
Aumento da temperabilidade. 
Aços-ferramenta. Aços-cromo-
níquel. 
Substituto do tungstênio em 
aços rápidos. 
Ferramentas de corte. 
Vanádio 
Inibe o crescimento dos grãos. 
Forma carbonetos 
Maior resistência mecânica. 
Maior tenacidade e 
temperabilidade. Resistência à 
fadiga e à abrasão. 
Aços 
cromo-vanádio 
Ferramentas de corte. 
Tungstênio Forma carbonetos muito duros. 
Aumento da dureza. Aumento 
da resistência a altas 
temperaturas. 
Aços rápidos. 
Aços ferramentas. 
Ferramentas de corte. 
Cobalto 
Forma carbonetos(fracamente) 
Desloca a curva TTT para 
esquerda. 
Aumento da dureza.Aumento 
da resistência à tração. 
Resistência à corrosão e à 
erosão. 
Aços rápidos. Elementos de 
liga em aços magnéticos. 
Lâminas de turbina de motores 
a jato. 
Silício 
Auxilia na desoxidação. 
Auxilia na grafitização. 
Aumenta a fluidez. 
Aumento da resistência À 
oxidação em temperaturas 
elevadas. Melhora da 
temperabilidade e da 
resistência à tração. 
Aços com alto teor de carbono. 
Aços para fundição em areia. 
Peças fundidas. 
 Podem ser espaciais com dificuldades de representação 
que, no entanto, podem ser contornados projetando em um 
plano horizontal os diversos pontos e curvas. 
Prática: estuda A e B com 10%C, 20%C, 30%C...