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Ciência dos Materiais Professora: Rafaela Azevedo Engenheira Mecânica Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbono: O diagrama ferro – carbono pode ser dividido em 3 partes (em função da composição da liga - % de Carbono presente): - De 0 a 0,008% C - Ferro Puro; - De 0,008% a 2,14% C – Aços; - De 2,14% a 6,70% C – Ferros Fundidos; Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Os aços carbono podem ser divididos em três grupos distintos, classificados em função da composição de carbono presente. São eles: - Aços Hipoeutetóides: Aços com porcentagem de carbono inferior a 0,8%. - Aços eutetóides: Aços com porcentagem de carbono de 0,8%. - Aços Hipereutetóides: Aços com porcentagem de carbono acima de 0,8%. Ligas Ferrosas Aços: Os aços carbono podem ser divididos em três grupos distintos, classificados em função do teor de carbono presente. São eles: - Aços de baixo teor de carbono: Com % de C inferior a 0,2%. - Aços de médio teor de carbono: Com % de C entre 0,2% e 0,5%. - Aços de alto teor de carbono: Com % de C superior a 0,5%. Diagramas de Fases Propriedades Microestruturais: A microestrutura de um material compreende as características físicas do material que podem ser observadas ao microscópio. A microestrutura dos materiais depende fundamentalmente da composição química e dos tratamentos térmicos aos quais o metal foi submetido. α - FERRITA. γ - AUSTENITA. Fe3C - CEMENTITA. PERLITA – 88% FERRITA + 12% CEMENTITA Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Analise do diagrama: O que acontece com o aço ao ser aquecido? No caso de um aço que tenha, por exemplo, 0,40% de carbono, ocorre o seguinte: -Em temperatura de 300°C a estrutura do aço ao carbono é igual a sua estrutura na temperatura ambiente: ferrita (cor branca) e perlita (cor preta); -Em temperatura de 723°C inicia-se uma transformação em sua estrutura: a ferrita transforma-se em austenita e a cementita da perlita se decompõe; - Em temperatura de 800°C toda a estrutura do aço transforma-se em austenita. Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Analise do diagrama: O que acontece com o aço ao ser resfriado? No caso de um aço que tenha, por exemplo, 0,40% de carbono, ocorre o seguinte: -Em temperatura acima de 800°C, a estrutura do aço com 0,4% C é austenítica; - A 760°C, parte da austenita desapareceu, dando lugar à ferrita; permanecem na estrutura, portanto, ferrita e austenita; - A 700°C toda a austenita se transformou em ferrita e perlita, portanto, o aço voltou a sua estrutura inicial; - Em temperatura ambiente a estrutura continuará ferrita e perlita. Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Micrografia de um aço hipoeutetóide (0,45% C): Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Analise do diagrama: O que acontece com o aço ao ser aquecido? No caso de um aço que tenha, por exemplo, 0,95% de carbono, ocorre o seguinte: • Numa temperatura de 300ºC, a estrutura do aço é igual à sua estrutura na temperatura ambiente: perlita (cor branca) e cementita (cor preta); • Em temperatura de 727ºC, inicia-se uma transformação na estrutura do aço: a perlita se transforma em austenita e a cementita permanece estável; • Em temperatura de 850ºC, toda a estrutura do aço se transforma em austenita. Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Analise do diagrama: O que acontece com o aço ao ser resfriado? No caso de um aço que tenha, por exemplo, 0,95% de carbono, ocorre o seguinte: -Em temperatura acima de 800°C, a estrutura do aço com 0,95% C é austenítica; - A 760°C, parte da austenita desapareceu, dando lugar à cementita; permanecem na estrutura, portanto, cementita e austenita; - A 700°C toda a austenita se transformou em cemenita e perlita, portanto, o aço voltou a sua estrutura inicial; - Em temperatura ambiente a estrutura continuará cementita e perlita. Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Micrografia de um aço hipereutetóide (0,95% C): Diagramas de Fases Analise do diagrama: No ponto EUTETÓIDE, que corresponde a um teor de carbono equivalente a 0,8% e a uma temperatura de 727°C, ocorre uma transformação eutetóide em que uma fase sólida transforma-se em uma mistura de duas outras fases sólidas. No caso a austenita transforma-se em uma mistura de ferrita e cementita, ou seja, em perlita: A mistura de ferrita e cementita resultante da transformação da austenita com composição eutetóide apresenta-se de uma forma bem definida caracterizada por lamelas intercaladas das mesmas na proporção de 88% de ferrita e 12% de cementita. Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): Micrografia de um aço eutetóide com 0,8%C (perlita). O constituinte branco é a ferrita e o preto é a cementita. Diagramas de Fases Exercício: Podemos analisar a estrutura do aço com o auxílio de: a) ( ) estetoscópio; b) ( ) telescópio; c) ( ) microscópio; d) ( ) periscópio. Diagramas de Fases Exercício: Podemos analisar a estrutura do aço com o auxílio de: a) ( ) estetoscópio; b) ( ) telescópio; c) ( ) microscópio; d) ( ) periscópio. Diagramas de Fases Exercício: As lâminas claras da perlita recebem o nome de: a) ( ) ferrita; b) ( ) amentita; c) ( ) austenita; d) ( ) cementita. Diagramas de Fases Exercício: As lâminas claras da perlita recebem o nome de: a) ( ) ferrita; b) ( ) amentita; c) ( ) austenita; d) ( ) cementita. Diagramas de Fases Exercício: Os grãos escuros de uma amostra de médio carbono contêm: a) ( ) menos ferro; b) ( ) mais carbono; c) ( ) pouco carbono; d) ( ) mais ferro. Diagramas de Fases Exercício: Os grãos escuros de uma amostra de médio carbono contêm: a) ( ) menos ferro; b) ( ) mais carbono; c) ( ) pouco carbono; d) ( ) mais ferro. Diagramas de Fases Como você pode observar, qual a microestrutura do aço com 0,5%C para as seguintes temperaturas: • Em uma temperatura de 850ºC? • Em uma temperatura de 760ºC? • Em uma temperatura de 700ºC? Diagramas de Fases Como você pode observar, qual a microestrutura do aço com 0,4%C para as seguintes temperaturas: • Em uma temperatura de 850ºC? A estrutura do aço é austenita; • Em uma temperatura de 760ºC? Parte da austenita desaparece, dando lugar à ferrita - permanecem, na estrutura, portanto, ferrita e austenita; • Em uma temperatura de 700ºC? Toda a austenita se transforma em ferrita e perlita - portanto, o aço volta à sua estrutura inicial; Diagramas de Fases Como você pode observar, qual a microestrutura do aço com 0,9%C para as seguintes temperaturas: • Em uma temperatura de 920ºC? • Em uma temperatura de 740ºC? • Em uma temperatura de 600ºC? Diagramas de Fases Como você pode observar, qual a microestrutura do aço com 0,9%C para as seguintes temperaturas: • Em uma temperatura de 920ºC? A estrutura do aço é austenita; • Em uma temperatura de 740ºC?Parte da austenita desaparece, dando lugar à cementita - permanecem, na estrutura, portanto, cementita e austenita; • Em uma temperatura de 600ºC? Toda a austenita se transforma em cementita e perlita - portanto, o aço volta à sua estrutura inicial; Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): PARA AÇOS HIPOEUTETÓIDE: As quantidades relativas de ferrita e perlita podem ser determinadas de maneira semelhante àquela que foi descrita no sistema isomorfo. Usamos a regra da alavanca em conjunto com uma linha de amarração que se estende da fronteira entre fases α e perlita até a composição eutetóide (0,8%C), uma vez que a perlita é o produto da transformação da austenita que possui essa composição. 022,08,0 022,00 C Wperlita 022,08,0 8,0 0 C W ferrita0 ,0 2 2 % C 0 0 ,8 0 % Diagramas de Fases Diagrama Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C): PARA AÇOS HIPEREUTETÓIDE: As quantidades relativas de cementita e perlita podem ser determinadas de maneira semelhante àquela que foi descrita no sistema isomorfo. As quantidades relativas dos dois microconstituintes — perlita e cementita — podem podem ser calculadas de maneira semelhante à que foi empregada para os materiais hipoeutetóides; a linha de amarração apropriada se estende entre 0,8 e 6,7% C. 8,07,6 7,6 1 C Wperlita 8,07,6 8,01 C Wcementita 0 ,8 0 % C 1 6 ,7 % Diagramas de Fases EXERCÍCIOS: Para uma liga composta por 99,65% Fe e 0,35% C, a uma temperatura imediatamente abaixo da eutetóide, determine o seguinte: As frações de ferrita e perlita. Diagramas de Fases EXERCÍCIOS: Para uma liga composta por 99,65% Fe e 0,35% C, a uma temperatura imediatamente abaixo da eutetóide, determine o seguinte: As frações de ferrita e perlita. %42 10042.0 022,08,0 022,035,0 022,08,0 022,00 perlita perlita perlita perlita W xW W C W %58 10058.0 022,08,0 35,08,0 022,08,0 8,0 0 ferrita ferrita ferrita ferrita W xW W C W Diagramas de Fases EXERCÍCIOS: Para uma liga composta por 99,05% Fe e 0,95% C, a uma temperatura imediatamente abaixo da eutetóide, determine o seguinte: As frações de cementita e perlita. Diagramas de Fases EXERCÍCIOS: Para uma liga composta por 99,05 Fe e 0,95% C, a uma temperatura imediatamente abaixo da eutetóide, determine o seguinte: As frações de cementita e perlita. %97 10097.0 8,07,6 95,07,6 8,07,6 7,6 1 perlita perlita perlita perlita W xW W C W %3 10003.0 8,07,6 8,095,0 8,07,6 8,01 cementita cementita cementita cementita W xW W C W
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