Aula 06 Diagrama de fases da liga Fe C

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Ciencias dos Materiais
Aula 06 – Diagramas de Fases da Liga Fe-C.
27 de março de 2018
Professor: Ms. Winston F. de L. Gonçalves
Referências:
 Mahan, B. H. “Química – Um curso universitário.” Trad. Ernerto Giesbrecht, et al. 2.ed - São Paulo: Edgard Blücher, 1972.
 Russell, J. B. ”Química Geral – Volume 1” Trad. Márcia Guekezian, et al. 2.ed. – São Paulo: Makron Books, 1994.
 Solomons, T.W.G. “Química Orgânica 1” Trad. Horacio Macedo. 6.ed. – Rio de Janeiro: LTC, 1996. 
 Callister, W. “Engenharia e Ciências dos Materiais: Uma introdução” LTC Editora, 5ª Edição, 2002.
 James Holler, F.; Nieman, T.; Skoog, D.A. “Principios De Analise Instrumental” Bookman Editora, 3ºEdição, 2002. 
Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia - ICET
 Engenharia Mecânica
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Regra da Alavanca
Determinar um teor relativo de cada fase na liga a partir de um diagrama.
Desenhar a isomeria.
Encontrar o tamanho do braço oposto da posição desejada.
Dividir o tamanho do braço oposto pelo tamanho total da isomeria e multiplicar por 100.
	Figura 14: Matemática da regra da alavanca.
Diagrama Fe–C 
	Figura 19: Diagrama Ferro – Carbono 
Diagrama Fe – C 
Ferrita:
Estrutura CCC.
Existência até 910ºC. .
Fase Magnética até 768ºC (temperatura de Curie).
Solubilidade máxima do Carbono de 0,02% à 727ºC
Austenita:
Estrutura CFC.
Existência entre 912ºC à 1394ºC.
Fase Não Magnética. 
Solubilidade máxima do carbono de 2,11 à 1148ºC
Diagrama Fe – C 
	Figura 20: Imagens microscópica da Ferrita e da Austenita. Fonte: Calliste, W. Ciência e Engenharia de Materiais – Uma Introdução. LTC. São Paulo, 2012. 
Diagrama Fe – C 
Cementita (Fe3C): 
Dura e Frágil
Cristalização no sistema ortorrômbico 
	Figura 21: Imagens microscópica da Cementita , que são as lamelas na figura. O fundo branco é a ferrita. O conjunto ferrita + cementita = pertlita.
Regra da Alavanca
Exemplo de uma situação:
	Figura 15: Diagrama hipotético de uma liga A-B com uma representação da quantificação das fases.
Regra da Alavanca
T1 (considerando a liga 50% de B em A).
T1 (considerando a liga 30% de B em A).
Regra da Alavanca
T2 (considerando a liga 50% de B em A).
T2 (considerando a liga 30% de B em A).
Regra da Alavanca – Imagem 
	Figura 16: Imagem microscópica de um aço SAE 1020. Cada mancha é um grão de perlita (ferrita + cementita).
	Figura 17: Imagem microscópica de um aço SAE 1045. Com mais grãos de perlita.
	Figura 18: Imagem microscópica de um aço SAE 1080 (eutetóide). Com 100% de perlita.
Regra da Alavanca: Fe – C 
Aço eutetóide (0,77% de Carbono) terá sempre 100% de perlita.
Aço hipoeutetóide (< 0,77% de Carbono) terá sempre menos que 100% de perlita.
Aço hipereutetóide (> 0,77% de Carbono) terá sempre menos que 100% de perlita.
Regra da Alavanca: Fe – C 
Aço SAE 1015 (hipoeutetóide): temperatura ambiente.
Regra da Alavanca: Fe – C 
Aço SAE 1035 (hipoeutetóide): temperatura ambiente.
Regra da Alavanca: Fe – C 
Aço SAE 1095 (hipereutetóide): temperatura ambiente.
Regra da Alavanca: Fe – C 
Aço SAE 10130 (hipereutetóide): temperatura ambiente.
Curvas de um diagrama TTT
Cada curva T.T.T. é específica para determinado aço de composição conhecida.
Nas ordenadas temos as temperaturas de aquecimento. As temperaturas máximas de interesse vão até a região da austenita (Fe γ-C.F.C.) que em geral é a estrutura de partida dos tratamentos térmicos.
Nas abscissas correspondem os tempos decorridos para a transformação da austenita em outras estruturas em escala logaritimica.
Associa as estruturas formadas no aço em questão em função da velocidade de resfriamento (considera o efeito cinético, a variável tempo) .
Convergem para as estruturas indicadas no diagrama de equilíbrio sempre que as taxas de resfriamento forem lentas.
Características gerais dessas curvas
Região de formação de perlita e de bainita para um aço eutetoide (0,77% C) 
Curva T.T.T. para um aço eutetoide (0,77% de “C”), mostrando a transformação isotérmica de austenita para perlita
Diferença de aspecto entre a perlita grossa e a perita fina
Novas estruturas nos aços
Bainita:Se formam a partir da decomposição isotérmica da austenita instável entre o cotovelo da curva T.T.T. e a isoterma Mi de inicio de formação de martensita
São dispersões submicroscópicas de carboneto de ferro e ferrita (Fe α) com aspecto acicular.
Ao lado em cima bainita superior
Ao lado embaixo bainita inferior. 
Novas estruturas nos aços
Martensita: para subresfriamentos da austenita instável a temperaturas abaixo de Mi (por volta de 300ºC) surge o constituinte martensita
A transformação ocorre a partir da austenita e independe do fator tempo, no entanto, o resfriamento deve ser rápido o bastante de tal forma que a austenita não se transforme antes em outra estrutura.
É uma solução super saturada de carbono no ferro α de aspecto acicular e de reticulado tetragonal
Região de formação de martensita nas curvas T.T.T.
Curvas T.T.T. para aços hipo e hipereutetoides (1,13% C)
Curvas T.T.T. para um aço liga contendo molibdênio mostrando os dois cotovelos típicos dessas ligas
Fatores que afetam as curvas T.T.T.
Quanto maior o teor de carbono e de elementos de liga no aço (com exceção do Co) mais para a direita se deslocam as curvas, facilitando a têmpera.
Quanto maior o tamanho de grão da austenita antes do resfriamento mais para a direita se deslocam as curvas facilitando a têmpera.As transformações iniciam nos contornos de grão .No entanto o aumento do tamanho de grão prejudica as propriedades do aço 
Quanto mais homogênea a austenita (sem partículas de carboneto impurezas etc...) mais para a direita se deslocam as curvas T.T.T. facilitando a têmpera. Em geral quanto mais alta a temperatura de aquecimento e quanto maior o tempo de permanência mais homogênea a austenita