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Diagrama Ferro Carbone to de Ferro (1)

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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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