2015319 143156 diagrama+de+fase

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Centro Universitário da Fundação 
Educacional de Barretos
Princípio de Ciências dos Materiais
Prof.: Luciano H. de Almeida
Diagrama de Fases
� Relação micro-estrutura e propriedades
mecânicas
� Limite de solubilidade � máxima
concentração de soluto formando soluçãoconcentração de soluto formando solução
sólida
Diagrama de Fases
� Ex. açúcar em água
Diagrama de Fases
� Fase � porção homogênea de um material
com características física e químicas
uniforme
� Equilíbrio de fases � formação de fases� Equilíbrio de fases � formação de fases
estáveis
� Diagrama fases � controle da estrutura da
fase ou sistema
Diagrama de Fases
� Diagrama de fase binário � liga contendo
dois elementos
� Diagrama de fase binário homogêneo� sistema
mais simples da analisar
� Formação de solução sólida
� Linha líquidos � separa líquido de sólido mais
líquido
� Linha sólidos � separa líquido mais sólido de
sólido
Diagrama de Fases
� Quantidade relativa de cada fase
� Regra da alavanca
Diagrama de Fases
CC − CC −
L
0
L CC
CC
 W
−
−
=
α
α
L
L0
CC
CC
 W
−
−
=
α
α
Diagrama de Fases
� Graus de liberdade = número de variáveis
independentes disponíveis no sistema.
� Regra das fases de Gibbs
F = C - P + 1
F = grau de liberdade
C = número de componentes
P = número de fases
1 = número de variáveis de estado (pressão constante)
Diagrama de Fases
Aplicação da regra das fases de Gibbs
Diagrama de Fases
1 - A 200 ºC, uma liga de solda Pb-Sn 50:50 existe
como duas fases, um sólido rico em chumbo e um
líquido rico em estanho. Calcule os graus de
liberdade para essa liga e comente seu significado
prático.prático.
Diagrama de Fases
Diagrama de Fases
Diagrama eutético� L� α + β
Diagrama de Fases
Desenvolvimento da microestrutura eutético
Diagrama de Fases
Diagrama eutetóide � γ� α + β
Diagrama de Fases
Desenvolvimento da microestrutura eutetóide
Diagrama de Fases
2 - A temperatura de 1 kg
da liga mostrada é reduzida
lentamente até que a composição
da solução líquida seja 18 % p B
e a composição da solução sólidae a composição da solução sólida
seja de 66 % p de B. Calcule a
quantidade de cada fase.
Diagrama de Fases
3 - Para 1 kg de aço eutetóide em temperatura ambiente
calcule a quantidade de cada fase
4 – Considere 1kg da liga de alumínio fundido com 10 % p de
silício.
a) No resfriamento, em que temperatura o primeiro sólido
apareceria?apareceria?
b) Qual é a primeira fase sólida e qual a sua composição?
c) Em que temperatura a liga se solidificará
completamente?
d) Quanto de fase proeutética será encontrado na
microestrutura?
e) Como o silício está distribuído na microestrutura a 576
ºC?
Diagrama TTT
� Diagrama de fase não leva em consideração
o tempo de transformação � estado de
equilíbrio.
� Estruturas em equilíbrio levam tempo para se� Estruturas em equilíbrio levam tempo para se
desenvolver
� O diagrama de temperatura, tempo e
transformação � acompanhamento do
desenvolvimento microestrutural.
Diagrama TTT
Diagrama TTT
� Transformação difusional � mudança
estrutura por causa da migração de longo
alcance
� Para o aço eutetóide (0,77%p C)� austenita� Para o aço eutetóide (0,77%p C)� austenita
da origem a diferentes microestrutura
� Perlita grosseira
� Perlita fina
� Bainita (distribuição fina de ferrita e cementita)
Diagrama TTT
Diagrama TTT
Diagrama TTT
Perlita Perlita Bainita
grosseira fina
Diagrama TTT
� Transformação sem difusão (martensíticas)
� linha horizontal abaixo de 250 ºC
� Martensíta = produto formado a partir da
austenita resfriada rapidamente.austenita resfriada rapidamente.
� Envolve a reorientação abrupta dos átomos
de C e Fe da solução sólida cfc para tetragonal
de corpo centrado (tcc)
� Estrutura frágil
Diagrama TTT
Estrututa Martensíta ( 1220 x)
tcc
Diagrama TTT
� Usando o diagrama TTT para o aço eutetóide,
especifique a natureza da microestrutura final de
uma amostra que foi submetida aos seguintes
tratamento de tempo e temperatura. Em cada
caso admita que a amostra foi aquecida até 760caso admita que a amostra foi aquecida até 760
ºC e mantida por tempo suficiente para alcançar a
estrutura austenítica
a) Resfriamento rápido até 350 ºC, mantido por
104 s, resfriando instantaneamente a temperatura
ambiente.
Diagrama TTT
b) Resfriamento rápido até 250 ºC, mantido por
100 s, resfriando instantaneamente a temperatura
ambiente.
c) Resfriamento rápido até 650 ºC, mantido porc) Resfriamento rápido até 650 ºC, mantido por
20 s, resfriamento rápido até 400 ºC, mantido por
103 s, resfriando instantaneamente a temperatura
ambiente.
Diagrama TTT
Tratamento térmico dos aços � aço
completamente martensítico => material
completamente frágil
Reaquecimento do aço => transforma aReaquecimento do aço => transforma a
estrutura martensítica em algo menos frágil
Produto final de alta dureza e baixa
ductilidade.
Reaquecimento = revenimento
Diagrama TTT
Diagrama TTT
Resfriamento convencional pode gerar trinca
devido ao resfriamento desigual entre interior e
exterior.
Exterior resfriamento mais rápido =>Exterior resfriamento mais rápido =>
martensita se forma antes que o interior.
Solução => martêmpera = interromper o
resfriamento antes do início da transformação
martensítica.
Diagrama TTT
Diagrama TTT
Diagrama TTT
Outro método para evitar a trinca da têmpera
convencional é austêmpera => evita a etapa do
revenimento
O controle da microestrutura � obtido com aO controle da microestrutura � obtido com a
escolha da temperatura de transformação
Diagrama TTT
Diagrama TTT
1 – Estime a taxa de resfriamento para evitar a
formação da perlita em :
a) Aço 0,50%p. C
b) Aço 0,77%p. Cb) Aço 0,77%p. C
c) Aço 1,13%p. C
Diagrama TTT
1 – Calcule o tempo necessário para a
austêmpera a 5 ºC acima de temperatura Ms :
a) Aço 0,50%p. C
b) Aço 0,77%p. Cb) Aço 0,77%p. C
c) Aço 1,13%p. C
Tratamento Térmico
Endurecibilidade = capacidade de um aço ser
endurecido pelo resfriamento
Ensaio Jominy = barra de
aço aquecidaaço aquecida
� uma extremidade exposta
um jato de água
Tratamento Térmico
Tratamento Térmico
Tratamento Térmico
Endurecimento por precipitação
� Precipitados grosseiros => pouco endurecimento
� Tratamento de solubilização = reaquecimento
para região monofásicapara região monofásica
� Resfriamento rápido até a temperatura ambiente
=> solução sólida supersaturada e metaestável
� Reaquecimento a temperatura intermediária =>
dispersão fina de precipitados
� Endurecimento por envelhecimento
Tratamento Térmico
Tratamento Térmico
Tratamento Térmico
Superenvelhecimento