CM - fase pitagoras_20140323145819

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 Representação gráfica das variáveis de 
estado em função da temperatura, pressão 
◦ Composição é a outra variável do sistema 
 Importância 
◦ Permite a visualização da solidificação e fusão 
◦ Prediz as transformações de fases 
◦ É possível predizer as propriedades mecânicas 
do material CONHECENDO-SE A MICROESTRUTURA 
 
 
5 
 Componente é uma substância química 
distinta da fase 
 
 Fase é a porção química homogênea de um 
sistema 
◦ Características físicas e químicas definidas 
 FeCCC e FeCFC 
 Ti a (HC) e Ti b (CCC) 
 Liga metálica (SS) Cu-Ni = 1 fase 
 Metal puro = 1 fase 
 L-L 
 
 
 
 
 
 
 S-L 
 Molibdênio 
◦ Sist. homogêneo 
monofásico 
 Aço 0,8% - Perlita 
◦ Ferrita a - 0,02%C 
◦ Cementita – 6,7% 
8 
 No ponto tríplice as três fases estão em 
equilíbrio 
9 
 
11 
 
13 
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 Limite de solubilidade 
◦ Concentração máxima de soluto que o solvente 
dissolve para formar uma solução sólida a uma 
dada temperatura 
 Os diagramas de fase podem representar 
sistemas 
◦ Solubilidade total ou parcial 
◦ Insolubilidade 
 Acima do limite de solubilidade – mistura 
◦ SEGUNDA FASE é formada com composição distinta 
 
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 Fases em equilíbrio 
◦ Em termos “macroscópicos” 
 Quando suas características não mudam com o 
tempo, indefinidamente até que seja perturbado 
 
 Fases Metaestáveis 
◦ Propriedades mudam lentamente com o tempo 
◦ Estado de equilíbrio nunca é alcançado 
 Mas não há mudanças perceptíveis com o tempo 
na microestrutura das fases metaestáveis 
 
 
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 Resfriamento do ferro puro 
 
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 Com diferentes concentrações de soluto B em 
A, traça-se diferentes curvas térmicas 
 Remove-se 
◦ Calor latente de fusão 
20 
 
21 
 
 Liquidus 
◦ Se inicia a solidificação 
 
 
 Solidus 
◦ Termina a solidificação 
 
 
 Solvus 
◦ Linha limite de solubilidade 
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 Componentes têm a mesma estrutura 
cristalina 
 Raios atômicos tem valores próximos 
 Compatibilidade eletroquímica 
 Características 
◦ Sist. solubilidade é completa 
◦ Existe apenas uma fase no estado sólido 
 
24 
 
 
 
Composição (a%) 
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 Sistemas com solubilidade limitada 
Concentração de Pb em Sn 
Concentração 
de Sn em Pb 
Liquidus 
Solidus 
Sistema Pb-Sn 
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 Diagrama Fe – C é o mais importante 
 Existem 2 tipos de diagramas Fe-C 
◦ Fe-C estável – equilíbrio 
 Fe (ferro) e a C (grafita) 
◦ Fe-Fe3C metaestável 
 Fe e a Fe3C (cementita) 
◦ Mais “comum” o diagrama Fe - Fe3C 
◦ Tratamentos térmicos – têmpera 
 Elevadas taxas de resfriamento 
29 
 
Fe3Cé agora um 
componente. Mas, 
por convenção, as 
composições são 
expressas em % p C e 
não em %p de Fe3C 
31 
 
32 
 O Fe comercialmente puro  < 0,008 %p C 
◦ Aços: 0,008 – 2,14 %p C 
 É estável a temp. ambiente até 912ºC 
 Sol. sólida intersticial de C em Fe a (CCC) 
 Características 
◦ É mole e dúctil 
◦ Sol.máx C = 0,022% a 727C 
 Poucas posições intersticiais – tamanho 
◦ Fase magnética abaixo de 768 C (temp.de Curie) 
 
 
33 
 
34 
 
35 
 Sol. sólida intersticial de C em Fe  (CFC) 
 Características 
◦ É mais dura 
◦ Sol.máx C = 2,14% a 1147C 
 100 maior que a ferrita a 
 Estrutura CFC possui posições intersticiais 
maior tamanho 
◦ Estável a 912-1394C 
◦ Fase não-magnética 
◦ Fase importante no tratamento térmico de aços 
 
36 
 
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 Composto intermetálico 
 Aparece quando o limite de solubilidade do 
C no Fe é ultrapassado 
 METAESTÁVEL  velocidade de decomposição é 
muito lenta: Fe3C  a + grafita 
◦ Muito DURA e FRÁGIL 
◦ Estrutura ortorrômbica 
◦ Sol.máx C = 6,67% 
 
38 
 
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 Pontos de interesse comercial nesse 
diagrama 
 Transformações incongruentes – há mudança 
de composição 
◦ Eutético 
◦ Eutetóide 
 
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 Liga EUTÉTICA 
◦ É o ponto de fusão mais baixo 
◦ 1 fase líquida  2 fases sólidas 
◦ No diagrama Fe-Fe3C - L   + Fe3C 
 Teor de C = 4,3% 
◦ Temp. de ocorrência = 1147 C 
)%7,6(3)%14,2()%3,4( CCC CFeL  
41 
 
42 
 Reação EUTETÓIDE 
◦ Ponto de mais baixo de transformação sólida 
◦ Similar ao eutético, MAS... 
◦ 1 fase sólida  2 outras fases sólidas 
 
 
   a + Fe3C 
◦ Temp 723C 
◦ % C = 0,8 % 
 
)%7,6(3)%022,0()%76,0( CCC CFea
44 
%
,-,
,-,
W
%
,-,
,-,
Wα
CFe 11
0218076
02180770
89
0218076
77076
3


45 
 Perlita 
◦ As fases se organizam em lamelas alternadas de 
ferrita e cementita 
 Perlita 
◦ Fe a - lamelas mais espessas 
e claras; (mole e dúctil) 
◦ Fe3C - lamelas mais finas 
e escuras - (dura e frágil) 
 Esta reação é rápida e não 
há tempo para haver grande 
difusão de carbono 
47 
 
48 
49 
 Objetivos 
◦ Aumento na dureza 
◦ Aumento na resistência à tração 
◦ Redução na tenacidade 
 
50 
 É a mais dura, mais resistente e mais 
frágil em uma liga de Fe-C 
 
 É desejável por ser muito dura 
◦ Aços usados em ferramentas 
◦ Maquinário do todos os tipos 
 
 Alta dureza 
◦ Capacidade dos átomos intersticiais de C em 
restringir o movimento das discordâncias 
 
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 Fase metaestável e não aparece no diagrama 
 
 Ocorre apenas com o resfriamento rápido do 
Fe  
◦ Água, óleo ou ar forçado 
 
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 Na martensita todo o carbono fica 
aprisionado em solução sólida supersaturada 
◦ Não se forma por difusão 
 
 Os grãos de martensita nucleiam e crescem a 
uma taxa muito alta no interior da matriz 
da austenita 
 
 Estrutura TCC 
◦ Forma de agulhas 
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 Martensita possui um volume 4,3% maior 
 
 
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 O meio de resfriamento depende muito da 
composição do aço (% C e elementos de liga) 
e da espessura da peça 
Meio Severidade de 
tempera 
Dureza 
Ar Baixa Baixa 
Óleo Moderado Moderada 
Água Alta alta 
 
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 No estado temperado, a martensita, é tão 
frágil que não pode ser utilizada para a 
maioria das aplicações 
 As tensões internas introduzidas durante a 
têmpera enfraquecem o material 
 A ductilidade e a tenacidade podem ser 
melhoradas e as tensões internas aliviadas 
através um OUTRO tratamento TÉRMICO 
◦ Revenimento 
 
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 E um tratamento térmico que permite 
processos difusivos e tem como objetivos 
◦ Melhorar a ductilidade e a tenacidade da 
martensita 
◦ Aliviar as tensões internas do material 
 
 
 
58 
 A martensita revenida pode ser quase tão 
dura e resistente quanto a martensita, 
porém com ductilidade e tenacidade 
melhoradas 
 
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 A martensita revenida é formada por 
partículas de Fe3C extremamente pequenas e 
uniformemente distribuídas 
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 A dureza e resistência são explicadas pelo 
grande número de contornos entre as fases 
ferrita e cementita devido às numerosas e 
finas partículas de cementita 
 
 A cementita, dura, reforça a matriz de 
ferrita ao longo dos contornos e atuam como 
barreiras de discordâncias durante a 
deformação plástica