10 Transformaçoes de Fases

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10. Transformações de fases 
em metais e microestruturas 
 
 - Conceitos básicos 
- Alterações microestruturais das ligas Fe-C e 
propriedades (curvas Temperatura-Tempo-
Transformação). 
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Resfriamento fora do equilíbrio 
EFEITOS DO NÃO-EQUILÍBRIO 
Ocorrências de fases ou transformações 
em temperaturas diferentes daquela 
prevista no diagrama 
 Existência a temperatura ambiente de 
fases que não aparecem no diagrama 
Cinética das transformações 
 equação de Arrhenius: r=A exp-Q/RT 
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TRANSFORMAÇÕES DE FASE 
COM DIFUSÃO 
o Sem variação no número e composição de fases 
Ex: solidificação metal puro e transformação alotrópica 
o Com variação no número e composição de fases 
Ex: Transformação eutética, eutetóide... 
 
SEM DIFUSÃO 
o Ocorre com formação de fase metaestável 
Ex: transformação martensítica 
 
 A maioria das transformações de fase no estado sólido não ocorre 
 instantaneamente, ou seja, são dependentes do tempo 
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CURVAS TTT 
 
As curvas TTT estabelecem a temperatura e 
o tempo em que ocorre uma determinada 
transformação 
Só tem validade para transformações a 
temperatura constante 
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CURVAS TTT 
 
início final 
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Ex 1: CURVA TTT PARA AÇO EUTETÓIDE 
Temperatura de 
austenitização 
 
+Fe3C 
 
Perlita 
-Como a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente 
(independente do tempo, por isso na curva TTT a mesma corresponde a uma reta). 
Martensita 
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EX 2: CURVAS TTT PARA AÇO EUTETÓIDE COM 
AS DUREZAS ESPECIFICADAS DAS MICROESTRUTURAS 
Perlita grossa ~86-97HRB 
Perlita fina ~20-30HRC 
Troostita ~30-40HRC 
Bainita superior ~40-45 HRC 
 
 
 
Bainita inferior~50-60 HRC 
 
 
Martensita 63-67 HRC 
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Ex 3: ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURA 
CONSTANTE, PARA UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS 
MICROESTRUTURAS FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOS 
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Ex 4: ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO, PARA UM 
AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS 
FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOS 
A (FORNO)= Perlita grossa 
B (AR)= Perlita + fina (+ dura 
que a anterior) 
C(AR SOPRADO)= Perlita + 
fina que a anterior 
D (ÓLEO)= Perlita + 
martensita 
E (ÁGUA)= Martensita 
No resfriamento contínuo, as curvas TTT deslocam-se um pouco 
para a direita e para baixo 
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Ex 5: CURVAS TTT E MICROESTRUTURAS PARA 
AÇOS HIPOEUTETÓIDE E HIPEREUTETÓIDE 
0,35% C 0,9 %C 
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MICROESTRUTURAS RESULTANTES DO 
RESFRIAMENTO RÁPIDO 
 MARTENSITA 
- A martensita se forma quando o 
resfriamento for rápido o 
suficiente de forma a evitar a 
difusão do carbono, ficando o 
mesmo retido em solução. Como 
conseqüência disso, ocorre a 
transformação polimórfica 
mostrada ao lado. 
- Como a martensita não envolve 
difusão, a sua formação ocorre 
instantaneamente (independente 
do tempo). 
 
 
Cúbico 
de face centrada 
AUSTENITA 
MARTENSITA 
TRANSFORMAÇÃO 
ALOTRÓPICA COM 
AUMENTO DE VOLUME, 
que leva à concentração de tensões 
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MICROESTRUTURAS RESULTANTES DO 
RESFRIAMENTO RÁPIDO 
 MARTENSITA 
- É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por difusão) 
-Microestrutura em forma de agulhas 
- É dura e frágil (dureza: 63-67 Rc) 
- Tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase metaestável, por isso não aparece no 
diagrama) 
 
 
 
Na martensita todo o carbono permanece intersticial, formando uma solução sólida de Ferro 
supersaturada com Carbono, que é capaz transformar-se em outras estruturas, por 
difusão, quando aquecida. 
 
 MARTENSITA REVENIDA 
- É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita) 
- A dureza cai 
- Os carbonetos precipitam 
- Forma de agulhas escuras 
 
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MARTENSITA (dureza: 63-67 Rc) 
Martensita nos aços 
Martensita no titânio 
A transf. Martensítica 
ocorre c/ aumento de 
volume 
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MARTENSITA REVENIDA 
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Fotomicrografia de uma liga de memória de forma 
(69%Cu-26%Zn-5%Al), mostrando as agulhas de 
martensita numa matriz de austenita 
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 PERLITA 
Perlita fina: 
20-30 Rc 
Perlita grossa: 
86-97 RB 
FERRITA 
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MICROESTRUTURAS RESULTANTES DO 
RESFRIAMENTO FORA DAS CONDIÇÕES DE 
EQUILÍBRIO 
 BAINITA 
- Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho 
- Forma de agulhas, contendo ferrita e cementita, que só 
podem ser vistas com microscópio eletrônico 
Dureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita acidular 50-60 Rc 
 ESFEROIDITA 
- É obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetóide) da 
perlita ou bainita, durante um tempo bastante longo 
 TROOSTITA 
- os carbonetos precipitam de forma globular (forma escura) 
- Tem baixa dureza (30-40 Rc) 
 
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 Microestrutura da Bainita contendo 
finíssimas agulhas das fases 
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TRANSFORMAÇÕES 
AUSTENITA 
Perlita 
( + Fe3C) + a 
fase 
próeutetóide 
Bainita 
( + Fe3C) 
Martensita 
(fase tetragonal) 
Martensita 
Revenida 
( + Fe3C) 
Ferrita ou cementita 
Resf. lento 
Resf. moderado 
Resf. Rápido 
 (Têmpera) 
reaquecimento 
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FATORES QUE AFETAM A POSIÇÃO DAS 
CURVAS TTT NOS AÇOS 
Teor de carbono 
Tamanho do grão da austenita 
Composição química (elementos de 
liga) 
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 TEOR DE CARBONO 
Quanto menor o teor de carbono 
(abaixo do eutetóide) mais difícil de 
se obter estrutura martensítica 
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE 
LIGA 
Quanto maior o teor e o número dos elementos de 
liga, mais numerosas e complexas são as 
reações 
 
Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) 
deslocam as curvas para a direita, retardando as 
transformações 
 
Facilitam a formação da martensita 
*** Conseqüência: em determinados aços pode-se obter martensita 
mesmo com resfriamento lento 
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EFEITO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS 
DE LIGA NAS CURVAS TTT 
AISI 1335 AISI 5140 
Mesmo teor de carbono mas com diferentes elementos de liga 
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE 
LIGA 
AISI 4340 neste aço é possível obter bainita por 
resfriamento contínuo 
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE 
LIGA 
AISI 1321 cementado as linhas Mi e Mf são 
abaixadas. 
 Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter 
austenita residual a temperatura ambiente. 
 
 
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TAMANHO DE GRÃO DA AUSTENITA 
Quanto maior o tamanho de grão mais para a direita 
deslocam-se as curvas TTT 
 
Tamanho de grão grande dificulta a formação da 
perlita, já que a mesma inicia-se no contorno de 
grão 
 
Então, tamanho de grão grande favorece a formação 
da martensita 
 
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TAMANHO DE GRÃO DA AUSTENITA 
No entanto deve-se evitar tamanho de grão da 
austenita muito grande porque: 
 
 Diminui a tenacidade 
 Gera tensões residuais 
 É mais fácil de empenar 
 É mais fácil de ocorrer fissuras 
 
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HOMOGENEIDADE DA AUSTENITA 
Quanto homogênea a austenita mais para a direita 
deslocam-se as curvas TTT 
 
Os carbonetos residuais ou regiões ricas em C 
atuam como núcleos para a formação da perlita 
 
Então, uma maior homogeneidade favorece a 
formação da martensita 
 
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TRATAMENTOS TÉRMICOS E 
CONTROLE DA MICROESTRUTURA 
Finalidade: 
 
Alterar as microestruturas e como 
consequência as propriedades mecânicas 
das ligas metálicas