diagramadeferrocarbono-110711201409-phpapp01

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Introdução a 
Ciência dos 
Materiais 
Diagrama Ferro-Carbono 
 
Prof. André Carvalho 1 
DIAGRAMAS Fe-C e Fe-Fe3C 
 
Existem dois tipos de diagramas Fe-C: 
 
 O diagrama Fe-C estável, que mostra o equilíbrio entre 
o Fe e a grafita; 
 E o diagrama Fe-Fe3C, metaestável, que apresenta o 
equilíbrio entre o ferro e a cementita (Fe3C). 
 
 Em virtude das velocidades de resfriamento vigentes no 
processamento dos aços serem elevadas em relação as 
condições de equilíbrio, o diagrama empregado como 
ferramenta para o estudo de aços ao carbono e ferros 
fundidos brancos é o diagrama Fe - Fe3C. 
2 
3 
DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C -TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA 
+Fe3C 
+l 
l+Fe3C 
+Fe3C 
CCC 
CFC 
CCC 
+  
+l 
As fases ,  e  são soluções sólidas 
com Carbono intersticial 
4 
FERRO PURO 
• FERRO  = FERRITA 
• FERRO  = AUSTENITA 
• FERRO  = FERRITA  
 
• TF= 1534 C 
 
 
 
CARBONO 
 Nas ligas ferrosas as fases ,  e  FORMAM 
soluções sólidas com Carbono intersticial 
Fases presentes no diagrama Fe – Fe3C 
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Ferrita ou ferro α - 
 Forma estável do ferro puro à 
temperatura ambiente. 
 Estrutura CCC. 
 Apenas pequenas 
concentrações de carbono são 
solúveis na ferrita. 
 (solubilidade máxima: 0,022%p 
de carbono a 727 0C). 
 Propriedades: 
 Dúctil 
 Magnética abaixo de 768 0C 
 massa específica 7,88 g/cm3 
Fases presentes no diagrama Fe – Fe3C 
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Austenita ou fase γ do ferro 
 Não é estável abaixo de 727 0C. 
 Solubilidade máxima de 
carbono: 2,14%p a 1147 0C. 
 Não-magnética. 
Ferrita δ: 
 estável somente a temperaturas 
elevadas – sem importância 
tecnológica 
Cementita (Fe3C) 
 Forma-se quando o limite de C 
é excedido na ferrita α. 
 Também coexiste com a fase γ 
entre 727 0C e 1147 0C. 
 Mecanicamente: dura e frágil 
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Sistema Fe-Fe3C 
• 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) 
 
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Eutética 
Eutetóide 
Peritética 
PONTOS IMPORTANTES DO 
SISTEMA Fe-Fe3C (EUTÉTICO) 
 
 LIGA EUTÉTICA: corresponde à liga de 
 mais baixo de fusão 
 Líquido → fase γ(austenita) + cementita 
 Temperatura= 1148 C 
 Teor de Carbono= 4,3% 
 As ligas de Ferro fundido de 2,1-4,3% de C são 
chamadas de ligas hipoeutéticas (comerciais). 
 As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C são 
chamadas de ligas hipereutéticas. 
 
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PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTETÓIDE) 
• LIGA EUTETÓIDE  corresponde à liga de mais 
baixa temperatura de transformação sólida 
 
Austenita → FASE  (FERRITA) + Cementita 
 
• Temperatura= 725 C 
• Teor de Carbono= 0,8 % 
• Aços com 0,02-0,8% de C são chamadas de aços hipoeutetóides 
• Aços com 0,8-2,1% de C são chamadas de aços hipereutetóides 
 
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MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE 
 Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio 
• É similar ao eutético 
• Consiste de lamelas alternadas de fase  (ferrita) e 
Fe3C (cementita) chamada de 
 
 
• Propriedades mecânicas da perlita 
• intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e 
cementita (dura e frágil) 
 
PERLITA 
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MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE 
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MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE 
RESFRIADO LENTAMENTE 
Somente Perlita 
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MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE 
 Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio 
Baixo Carbono 
 Baixa Dureza e alta ductilidade; 
 Bons para trabalhos mecânico e soldagem; 
 Não são temperáveis; 
 Utilizados na construção de prédios, pontes, navios, 
automóveis. 
 Estrutura é usualmente ferrítica e perlítica 
 Entre as suas aplicações típicas estão as chapas 
automobilística, perfis estruturais e chapas utilizadas 
na fabricação de tubos, construção civil, pontes 
 
 
 
 AÇO BAIXO CARBONO < 0,3% C 
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MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO 
Ferríta (pró eutetóide ) 
AÇO COM ~0,2%C 
Perlita 
As quantidades de ferríta e variam conforme a % de carbono e podem 
ser determinadas pela regra das alavancas 
Médio Carbono 
 São aços de boa temperabilidade em água 
 Apresentam a melhor combinação de 
tenacidade e ductilidade e resistência 
mecânica e dureza 
 São os aços mais comuns, tendo inúmeras 
aplicações em construção : rodas e equipamentos 
ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras 
peças de máquinas que necessitam de elevadas resistências mecânica 
e ao desgaste tenacidade 
 Quando temperados e revenidos atingem boa tenacidade e 
resistência. 
 Os tratamentos térmicos são realizados com taxas de resfriamento 
elevadas e com seções finas. 
 São utilizados em rodas, equipamentos ferroviários, e peças que 
necessitam de alta resistência mecânica. 
 
 AÇO MÉDIO CARBONO  0,3-0,6% C 
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MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR DE CARBONO 
RESFRIADOS LENTAMENTE 
Ferrita Perlita 
AÇO COM 
~0,45%C 
PROPRIEDADES DOS AÇOS ALTO CARBONO 
 Apresentam baixa conformabilidade e tenacidade 
 Apresentam alta dureza e elevada resistência ao desgaste 
 Quando temperados são frágeis 
 Apresentam elevada dureza e resistência após a têmpera. 
 São comumente utilizados em trilhos, engrenagens, 
componentes sujeitos ao desgaste (martelo). 
 
 
AÇO ALTO CARBONO  > 0,6% C 
4) 
MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE 
Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio 
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T
eo
r 
d
e 
C
ar
b
o
n
o
 =
 0
,8
-2
,0
6 
%
 
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Aços classificação – ABS (American Bureau of Shipping) 
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RULES FOR MATERIALS AND WELDING 2009 
PART 2 
May 30, 2011 25