Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
GRUPO DE ESTUDOS SOBRE FRATURA DE MATERIAIS DEMET/EM/UFOP DESCONTINUIDADES ESTRUTURA DE MATERIAIS Cristais perfeitos Resistência coesiva teórica e real Tipos de descontinuidades Descontinuidades eletrônicas Descontinuidades pontuais Descontinuidades lineares Descontinuidades superficiais Descontinuidades volumétricas DESCONTINUIDADES (DEFEITOS) Tipos de descontinuidades cristalinas. DESCONTINUIDADES PUNTIFORMES Uma descontinuidade puntiforme é uma interrupção muito localizada na regularidade da rede cristalina. Como regra, ela aparece por causa da ausência de um átomo da matriz (que estaria presente no cristal perfeito) ou a presença de um átomo (da matriz ou de impureza) em um sítio não ocupado ou em um interstício da rede cristalina. Nas estruturas metálicas, as descontinuidades puntiformes elementares podem ser de três tipos: a) Lacunas, quando uma posição atômica do retículo de Bravais está vaga; b) Intersticial, quando um átomo ocupa uma posição intersticial do retículo; c) Substitucional, quando uma posição atômica do retículo está sendo ocupada por um átomo de impureza. Em cristais iônicos, as seguintes descontinuidades são consideradas: a) Lacuna catiônica ou aniônica, ausência de um cátion ou de um ânion do retículo; b) Defeito Frenkel, associação entre lacuna catiônica e cátion intersticial; c) Defeito Schottky, associação entre lacuna catiônica e aniônica. Por que? (a) Lacuna (b) Auto-intersticial (c) Substitucional (d) Intersticial (e) Schottky (f) Frenkel Descontinuidades puntiformes Descontinuidades puntiformes Descontinuidades puntiformes Descontinuidades puntiformes Representação esquemática de soluções sólidas (a) substitucional e (b) intersticial. Fonte: E.Rizzo, ABM, 2007. Exemplo de uma solução sólida: aço inoxidável austenítico com 0,1%C (dissolvido intersticialmente), 18%Cr e 8%Ni (dissolvidos substitucionalmente). Carboneto de algum elemento de liga precipitado na rede cristalina do ferro. Três etapas no movimento de uma lacuna no interior de um cristal. A criação de uma lacuna. Equilíbrio de descontinuidades puntiformes A presença de descontinuidades cristalinas dentro de um material causa aumentos da energia interna (U) do mesmo e da sua entropia (S). A grande maioria das descontinuidades cristalinas encontra-se fora de equilíbrio termodinâmico dentro do material. Elas aumentam muito a energia interna e tendem a desaparecer quando o material é recozido. Nos casos das lacunas e dos intersticiais, o aumento da energia interna ou da entalpia (H = U + PV) é compensado pelo aumento da entropia. Portanto, existe uma concentração de equilíbrio de lacunas e de intersticiais (ao contrário das outras descontinuidades cristalinas) que é função da temperatura e do material. Em seguida, calcularemos a concentração em equilíbrio de lacunas. Faremos esta análise à pressão e temperatura constantes. Nestas condições, isto é, à P e T constantes, o equilíbrio termodinâmico é atingido quando a energia livre de Gibbs (G = H − TS) é mínima. Deve-se mencionar que as variações de P e V nas transformações do estado sólido são muito pequenas e H ≈ U. Variação da energia livre de Gibbs, da entalpia e da entropia em função do número de lacunas. G = H - TS G/n = 0 A energia livre do sistema é abaixada quando descontinuidades puntiformes são criadas. Quando a adição de mais descontinuidades ao sistema não causa mais abaixamento da energia livre, então o estado de equilíbrio é alcançado. constante de Boltzmann (1.38 x 10 -23 J/atom-K) (8.62 x 10 -5 eV/atom-K) ÷Nv N = exp -H f k T ÷ No de descontinuidades No potencial de descontinuidades Energia de ativação Temperatura Cada posição atômica é uma potencial posição para lacuna. • Concentração em equilíbrio varia com a temperatura! Concentração em equilíbrio de descontinuidades puntiformes Variação da energia livre de Gibbs, da entalpia e da entropia em função do número de lacunas e da temperatura (TA > TB). Concentração em equilíbrio de lacunas em função da temperatura para o alumínio (Bradshaw e Pearson, 1957). Encontrar o número de lacunas em equilíbrio em 1 m3 de Cu a 1000C. • Dados: ACu = 63.5 g/molr = 8.4 g /cm 3 Hf = 0.9 eV/atom NA = 6.02 x 10 23 atoms/mol Exemplo: estimativa da concentração de lacunas Para 1 m3 , N = NA ACu r x x 1 m3 = 8.0 x 1028 sítios 8.62 x 10-5 eV/atom-K 0.9 eV/atom 1273K ÷Nv N = exp -H f k T ÷= 2.7 x 10-4 • Resposta: Nv = (2.7 x 10 -4)(8.0 x 1028) sítios = 2.2 x 1025 lacunas A energia ou entalpia de formação de lacunas varia de material para material. De um modo geral, pode-se afirmar que quanto mais forte forem as ligações entre os átomos, mais difícil será a formação de lacunas e maior será o valor de Hf. No capítulo sobre difusão atômica veremos que as lacunas estão intimamente ligadas com a movimentação atômica e que também existe uma energia para migração de lacunas (Hm). A tabela a seguir apresenta valores de Hf e de Hm em função do ponto de fusão para alguns metais. Devido à imprecisão nas determinações, são apresentadas faixas de valores, ao invés de um único valor. A energia de formação de auto-intersticiais de um material é muito maior que a energia de formação de lacunas para o mesmo material. Por exemplo, enquanto a energia de formação de lacunas no cobre é cerca de 1,2 eV, a energia de formação de auto-intersticiais é 4 eV para o mesmo metal. Por isto, a concentração de equilíbrio de auto-intersticiais numa dada temperatura para um dado material é muito menor que a concentração de lacunas. Lembre-se que a energia de formação é expoente da função exponencial. • Nós podemos estimar Hf a partir de uma experiência. ÷Nv N = exp -H f k T ÷ Determinação da Energia de Ativação • Mede-se isto… Nv N T dependência exponencial! Concentração de descontinuidades • Replotamos isto… 1/T N Nv ln -Hf /k inclinação A concentração de descontinuidades puntiformes pode ser determinada por intermédio de técnicas diretas (microscopia eletrônica) ou por alguma técnica indireta (alteração de propriedades do material) Exemplo: estimativa da energia de formação de lacunas Medidas de resistividade elétrica em fios de ouro indicaram que a concentração em equilíbrio de lacunas decresce duas ordens de grandeza quando a temperatura é reduzida de 900oC para 523oC. Calcule a energia de formação de uma lacuna no ouro, e a fração de nós vazios da rede do ouro na sua temperatura de fusão (1.063oC). 1173K ÷Nv N = exp -H f kT ÷= X 796K ÷Nv N = exp -H f kT ÷= 10-2X • Resposta: Hf = 0,96 eV/lacuna T = 1.063oC 1336K ÷Nv N = exp -H f kT ÷= 2x10-4 Dilatação e Parâmetro da Rede Se uma descontinuidade puntiforme é criada em um cristal perfeito, sua densidade é alterada porque o número de sítios da rede é mudado: a) Quando uma lacuna é formada, um átomo é tirado do interior para a superfície do cristal, e o volume do cristal é então aumentado por um volume atômico, com correspondente diminuição da densidade. b) Um argumento análogo mostra que o oposto ocorre na formação de um intersticial. c) Para qualquer uma das situações consideradas, uma distorção (acomodação) da rede cristalina deve ser considerada, com consequente alteração do parâmetro da rede. Análise geral de Eshelby (1956): Fração atômica de descontinuidades Parcelacorrespondente à variação de volume Parcela correspondente à variação de parâmetro da rede + : se aplica a lacunas - : se aplica a intersticiais Dilatação e Parâmetro da Rede: Experiência de Simmons e Balluffi A partir da equação proposta por Eshelby, cria-se um método para medição experimental da concentração de descontinuidades puntiformes, ao se comparar a mudança de parâmetro da rede (raios- X) com a dilatação do material (expansão macroscópica linear). Em 1960, os pesquisadores americanos R. Simmons e R. Balluffi aplicaram esta técnica para vários metais. Eles aqueceram um corpo de prova até próximo do seu ponto de fusão e durante o aquecimento (ou resfriamento) mediram a variação de comprimento ΔL⁄L (com auxílio de um dilatômetro de precisão) e a variação do parâmetro de reticulado Δa⁄a (com auxílio de difração de raios-X). Resultados estão apresentados nas figuras seguintes, para amostras de ouro e de alumínio. Variações de comprimento (ΔL⁄L) e de parâmetro de rede (Δa⁄a) do ouro em função da temperatura. Como a diferença foi positiva em todas as temperaturas, a descontinuidade presente é do tipo lacuna. (Simmons e Balluffi, 1960). Variações de comprimento (ΔL⁄L) e de parâmetro de rede (Δa⁄a) do alumínio em função da temperatura. Como a diferença foi positiva em todas as temperaturas, a descontinuidade presente é do tipo lacuna. (Simmons e Balluffi, 1960). Estas figuras mostram que, para altas temperaturas, a variação de comprimento é maior que a variação de parâmetro de rede. Esta diferença é devida às lacunas. Quando um pedaço de metal é aquecido seu comprimento aumenta. Esta expansão é devida ao afastamento dos planos atômicos do cristal e também à criação de lacunas. Enquanto a difração de raios–X mede apenas o afastamento dos planos atômicos, o dilatômetro mede a variação total de comprimento. É interessante mencionar que, se o número de intersticiais criados durante o aquecimento fosse maior que o número de lacunas criadas, o valor de Δa⁄a seria superior ao valor de ΔL⁄L para cada temperatura. Um cilindro de prata aquecido a partir da temperatura ambiente até seu ponto de fusão (960oC) apresentou um aumento de comprimento que excedeu o da dilatação do retículo. Este aumento tracional por unidade de comprimento foi igual a 5,6x10-5. Atribuindo-o à formação de lacunas, calcule a energia de formação dessas lacunas. Exemplo: estimativa da energia de formação de lacunas 8.62 x 10-5 eV/atom-K ? 1233K ÷Nv N = exp -H f kT ÷= 5,6 x 10-5 • Resposta: Hf = 1,04 eV/lacuna Produção de descontinuidades puntiformes Fabricação da liga Deformação plástica Tratamento de têmpera Irradiação Na fabricação da liga metálica, são adicionados propositalmente uma certa quantidade de elementos de liga, que ocuparão posições intersticiais ou substitucionais na rede do material. Dessa forma, são formadas as soluções sólidas. A têmpera, ou resfriamento ultra-rápido, consiste em trazer para a temperatura ambiente a concentração de lacunas existentes em uma elevada temperatura. Conforme visto anteriormente, a concentração de lacunas é proporcional à temperatura. Assim, eleva-se a temperatura do material, até se atingir uma elevada concentração de lacunas em equilíbrio, e resfria-se rapidamente o material, para impedir a difusão de lacunas para “sumidouros” (discordâncias, contornos de grãos, etc.). A deformação plástica se processa num material mediante o movimento de discordâncias. Este movimento pode resultar na formação de descontinuidades puntiformes, principalmente através de movimentos não conservativos de “jogs” e a aniquilação de discordâncias paralelas de sinal contrário, produzindo uma fila de lacunas ou intersticiais. A irradiação do material é feita por partículas com elevada energia. As partículas usadas no bombardeio podem ser: nêutrons, prótons, elétrons, raios-X, partículas , etc. O choque entre essas partículas e os átomos da rede faz com que os átomos se desloquem de suas posições originais, e passem a ocupar outras posições. Desta forma, podem se criar lacunas ou interstícios. Amostra temperada de zinco, vista no MET. Lacunas são formadas por um processo de absorção superficial, e se combinam na forma de discos no plano basal da célula HC. As lacunas são invisíveis ao MET, devido ao seu diminuto tamanho, mas a presença de anéis de discordâncias que contornam os aglomerados tornam os discos de lacunas visíveis. Mesma amostra da fotografia anterior, porém com um tempo maior de exposição aos elétrons do MET. Observe o crescimento dos anéis, devido à criação de um número adicional de lacunas na região superficial da folha. O processo é semelhante aos danos induzidos por irradiação, que ocorre em materiais nucleares industriais. Amostra de níquel aquecida a 600oC por 10min e temperada em nitrogênio líquido, com anéis de lacunas. MET. Amostra de uma liga Al-4%Cu temperada, com anéis de lacunas. MET. Além de atuar como fontes para formação de lacunas, as descontinuidades presentes na estrutura do cristal (principalmente contornos de grãos e discordâncias) servem como sorvedouros para sua aniquilação. A fotografia mostra uma amostra de zinco temperado, após um prolongado tempo na coluna evacuada do MET. O contorno de grão age como sorvedouro de discos de lacunas que estão na sua proximidade (veja, por exemplo no ponto A). Aniquilação de discordâncias tipo cunha positiva e negativa, com formação de (a) rede perfeita, (b) linha de lacunas, e (c) linha de intersticiais. Modelo de Seeger (1962) para criação de danos por irradiação. Quando uma partícula colide com um átomo da rede do material, duas descontinuidades são criadas: uma lacuna e um auto-intersticial. O processo continua em cascata, de tal forma que as descontinuidades se propagam pela rede. A eficiência deste processo é maior em direções mais densamente empacotadas. Aglomerado de lacunas induzidas por choque de laser em uma amostra de tungstênio. Microscopia de campo iônico. Condensação de lacunas formando vazios no interior de uma amostra de níquel irradiada com íons de N2 +. Os vazios possuem uma forma poliédrica porque a energia superficial é anisotrópica, e esta forma, diferentemente de uma esfera, minimiza a energia superficial. Efeito de descontinuidades puntiformes nas características dos materiais A presença de descontinuidades puntiformes na rede cristalina dos metais tem um importante papel na formação das soluções sólidas, que são as ligas metálicas tão difundidas na Engenharia. Sem a possibilidade de existirem as descontinuidades puntiformes seria impossível a fabricação das ligas metálicas, e não seriam atingidas as propriedades que dão aos metais sua importância. As descontinuidades puntiformes interagem com as discordâncias durante uma solicitação mecânica do tipo tração, sendo responsáveis pelo encruamento do material. A presença de descontinuidades puntiformes altera a solubilidade das fases presentes em uma liga, em função da temperatura, influenciando portanto na realização de um tratamento térmico e na obtenção da microestrutura desejada para o material. Soluções Sólidas: Aumento da tensão limite de escoamento de aço ferrítico, com a introdução de átomos de soluto. MET-158 • Teutectoid muda: • Ceutectoid muda: T E u te ct o id (° C ) wt. % of alloying elements Ti Ni Mo Si W Cr Mn wt. % of alloying elements C eu te ct o id (w t% C ) Ni Ti Cr Si Mn W Mo F e 3 C ( ce m en ti te ) 1600 1400 1200 1000 800600 4000 1 2 3 4 5 6 6.7 L g (austenita) g+L g + Fe3C + Fe3C L+Fe3C d Co, wt% C 1148°C T(°C) 727°C MET-223 Representação esquemática do efeito de alguns elementos de liga na extensão do campo de existência da fase austenítica no diagrama de fases dos ferro-ligas. Fonte: E.Rizzo, ABM, 2007. Influência da variação dos teores de Ti e Cr nos campos de estabilidade da austenita no sistema Fe-C (projeção das linhas limites de austenita no plano Fe-C do sistema ternário). Fonte: E.Rizzo, ABM, 2007. Esquema da Tabela Periódica, mostrando as principais adições de elementos de liga em produtos de aço. São indicadas típicas adições para endurecimento por solução sólida, controle da cinética da transformação /g, endurecimento e formação de carbonetos. Soluções Sólidas Substitucional Intersticial Fases intermediárias Compostos intermetálicos Alguns metais usados comercialmente em aplicações de engenharia são puros. Isso ocorre com o cobre usado em condutores elétricos, e com a camada de zinco em aços galvanizados. Mas na maioria dos casos elementos “estranhos” são intencionalmente adicionados a um metal, a fim de melhorar suas propriedades. Se tal adição passa a fazer parte integral da fase sólida, a fase resultante recebe o nome de solução sólida. Soluções Sólidas Em um metal puro A pode-se dissolver átomos estranhos B sem modificar a estrutura cristalina de A. O elemento B passa a formar uma solução no interior de A, criando-se a solução sólida AB. O átomo estranho é considerado um elemento de liga. Em alguns casos, por exemplo Au+Ag ou Cu+Ni, a adição de átomos de B em A não está sujeita a limitações. Os metais A e B são miscíveis em todas as proporções: A e B formam uma solução sólida contínua. Na maioria dos casos, existe uma concentração limite CB a partir da qual a estrutura cristalina se modifica. No intervalo de concentrações compreendido entre A puro e a liga AB de concentração CB, existe uma solução sólida extrema, terminal, ou primária, chamada desta forma porque aparece nos extremos do diagrama de equilíbrio. Um exemplo é o latão no diagrama Cu-Zn. Acima de CB, A e B podem formar uma solução sólida com uma estrutura cristalina distinta de A puro, a qual se denomina solução sólida intermediária (por exemplo, o latão ). Os átomos dos elementos de liga B podem formar soluções em A, seja substituindo os átomos de A nos nós da rede de A (lacunas), seja situando-se nos interstícios da rede de A. Desta forma, existem duas grandes classes de soluções sólidas, caso o elemento de liga se encontre em substituição ou nos interstícios da rede. Existem também soluções de A e B cuja existência só é possível para uma concentração limitada. Neste caso, diz-se que A e B formam um composto intermetálico, que se caracteriza geralmente por uma fórmula AxBy (por exemplo, Mg2Pb). Duas maneiras de uma impureza (B) se somar ao hospedeiro (A): • Solução sólida de B em A (i.e., distribuição aleatória de descont. puntiformes) • Solução sólida de B em A + partículas de uma nova fase (geralmente para uma grande quantidade de B) OU Sol. Sólida Substitucional (p.ex., Cu em Ni) Sol. Sólida Intersticial (p.ex.., C no Fe) Partícula de segunda fase --composição diferente --geralmente estrutura diferente. Soluções Sólidas Soluções Sólidas Substitucionais A maior parte das soluções sólidas é do tipo substitucional: os átomos estranhos de B ocupam uma parte das lacunas, substituindo os átomos do metal de base A. A estrutura cristalina não sofre alteração, mas o parâmetro da rede se modifica, em razão da concentração de átomos de B. Os átomos de B devem encontrar-se distribuídos de forma totalmente aleatória nos diferentes nós da rede. Por outro lado, às vezes isto não acontece, por existir uma ordem aproximadamente perfeita, ou uma tendência para agrupamento (clusters) de átomos de mesma espécie. Consideremos os seguintes metais de estrutura CFC e de dimensões atômicas semelhantes: Cu/Ag/Au. Comprova-se experimentalmente que Cu e Au, assim como Ag e Au, são totalmente miscíveis. Porém, não ocorre o mesmo com Cu e Ag. As chamadas regras de W.Hume–Rothery procuram explicar este comportamento. Condições para formação de uma solução sólida substitucional entre dois elementos químicos: Tamanho atômico: a diferença r de raio atômico deve ser menor do que 15%; Estrutura cristalina: o tipo de estrutura cristalina deve ser o mesmo; Eletronegatividade: as eletronegatividades devem ser semelhantes (proximidade na Tabela Periódica); Valência química: as valências devem ser idênticas, ou bem próximas uma da outra (variação unitária). Caso as regras de Hume-Rothery não sejam satisfeitas, há uma tendência para formação de novas fases/compostos. Aplicação das regras de Hume–Rothery 1. Você preveria mais Al ou Ag dissolvido em Zn? 2. Mais Zn ou Al em Cu? Element Atomic Crystal Electro- Valence Radius Structure nega- (nm) tivity Cu 0.1278 FCC 1.9 +2 C 0.071 H 0.046 O 0.060 Ag 0.1445 FCC 1.9 +1 Al 0.1431 FCC 1.5 +3 Co 0.1253 HCP 1.8 +2 Cr 0.1249 BCC 1.6 +3 Fe 0.1241 BCC 1.8 +2 Ni 0.1246 FCC 1.8 +2 Pd 0.1376 FCC 2.2 +2 Zn 0.1332 HCP 1.6 +2 Aplicação das regras de Hume–Rothery Quais destes elementos você esperaria formar o seguinte com o cobre: a) Uma solução sólida substitucional com solubilidade completa? b) Uma solução sólida substitucional com solubilidade incompleta? c) Uma solução sólida intersticial? Quando se faz um resfriamento bem lento de uma solução sólida substitucional, os átomos podem ocupar progressivamente locais bem determinados da rede cristalina. Nesse caso, a solução é dita ordenada, ou toma o nome de superestrutura ou superrede. Aqui, todas as células são idênticas. A proporção dos átomos diferentes sempre guarda uma relação de números inteiros e simples, como 1:1, 1:3, 2:1:1, etc. O abaixamento da temperatura favorece o aparecimento do arranjo ordenado, enquanto a elevação da temperatura aumenta a mobilidade atômica, favorecendo a desordem. Exemplo: no sistema Cu-Zn, o latão é uma solução desordenada acima da faixa 450oC-470oC, enquanto o latão ’ é ordenada abaixo desta faixa. Como a ordem aumenta a compacidade, do ponto de vista mecânico aumenta-se a tensão limite de escoamento e a dureza do material. Soluções Sólidas Ordenadas Uma condição necessária para que se forme uma solução sólida ordenada é que os átomos diferentes se atraiam com maior intensidade do que os átomos idênticos. Em adição, a liga precisa existir na composição ou próxima da composição que seja expressa por uma fórmula simples, como AB, A3B ou AB3. Soluções Sólidas Intersticiais Soluções sólidas intersticiais são formadas quando os átomos de soluto podem se ajustar nos interstícios da rede do solvente. Entretanto, um exame das redes cristalinas mais comuns mostra que o tamanho disponível de interstícios é muito pequeno. Conseqüentemente, somente átomos de tamanho pequeno, como H, B, C ou N, com raio atômico muito menor do que 1nm, vão formar este tipo de solução sólida. Os exemplos mais comuns ocorrem com os elementos de transição, e em particular a solução de C ou de N no Fe é de grande importância prática. Sítios intersticiais. (a) Estrutura CFC, sítios octaédricos. (b) Estrutura CFC, sítios tetraédricos. (c) Estrutura CCC, sítios octaédricos. (d) Estrutura CCC, sítios tetraédricos. Soluções Sólidas Intersticiais Soluções Sólidas Intersticiais Soluções Sólidas Intersticiais Soluções Sólidas Intersticiais Interstício CCCCFC HC Octaédrico R = a/2- r R = 0,067 a R = a/2 - r R = 0,147 a R = a/2 - r R = 0,207 a Tetraédrico R = a5/4 - r R = 0,127 a R = a3/4 - r R = 0,08 a R = (a3)/(22) - r R = 0,112 a Fases Intermediárias e Compostos Intermetálicos Uma fase intermediária difere de soluções sólidas primárias pelo fato de possuir uma estrutura cristalina distinta, ordenada ou desordenada, situando-se entre essas fases primárias em um diagrama de equilíbrio. Algumas fases intermediárias apresentam relações estequiométricas bem definidas de átomos constituintes, do tipo ordenado AB, A3B ou AB3. Por outro lado, elas possuem um domínio de existência bastante amplo em torno da composição estequiométrica. Um exemplo típico de fases intermediárias é o sistema Cu-Zn: a) Fase , com composição próxima de CuZn; b) Fase g, com composição próxima de Cu5Zn8; c) Fase , com composição próxima de CuZn3. Deve-se fazer uma distinção entre fases intermediárias e compostos intermetálicos. Quando a fase intermediária existe unicamente no estado ordenado, ela recebe o nome de composto intermetálico. Por regra geral, estes compostos somente são estáveis em uma faixa de concentração muito mais estreita do que as fases intermediárias desordenadas, daí a denominação de compostos estequiométricos. Sistema Cu-Zn, com soluções primárias e , fases intermediárias , g, d e , fase ordenada ’. Sistema Al-Cu, com soluções primárias e inúmeras fases intermediárias. Sistema Fe-C. Fases Intermediárias Compostos eletrônicos Fases de Laves Fases complexas , , P Compostos semi-metálicos Estrutura do tipo NiAs Estrutura do tipo ZnS Estrutura do tipo CaF2 Compostos com elementos intersticiais Compostos de Hägg Carbonetos complexos Compostos de Hägg (rX/rM < 0,59) Estrutura CCC Carbonetos TiC ZrC VC NbC UC Nitretos TiN ZrN VN NbN UM Óxidos TiO ZrO VO NbO UO Estrutura HC Hidretos Ti2H Ta2H Zr2H Nitretos Mn2N Cr2N Fe2N Carbonetos Ta2C W2C Mo2C Carbonetos complexos (rX/rM > 0,59) Cementita Fe3C Rede ortorrômbica, empilhamento compacto de átomos de Fe, cada átomo de C rodeado por 6 átomos de Fe situados nos vértices de um prisma triangular ligeiramente deformado. Carbonetos complexos Elementos das colunas V A e VI A podem formar carbonetos complexos. Ex.: Cr23C6 (cúbico complexo), Cr7C3 (hexagonal), Cr3C2 (ortorrômbico). Representação esquemática do reticulado cristalino de uma célula unitária ortorrômbica da cementita (Fe3C): 12 átomos de ferro e 4 átomos de C, que corresponde a 6,67%C em massa. Fonte: E.Rizzo, ABM, 2007. Representação esquemática de diversos tipos de carbonetos, com suas temperaturas de fusão e seus reticulados cristalinos. Fonte: E.Rizzo, ABM, 2007. Exemplo de valores representativos de dureza de diversos tipos de carbonetos, e micrografia mostrando alguns tipos de morfologias típicas de carbonetos eutéticos em um aço rápido M2 com adições de Nb (A = MC rico em V; B = MC rico em Nb; C = M2C; D = M6C. Fonte: E.Rizzo, ABM, 2007. • A.F.Padilha: Materiais de Engenharia – Microestrutura e Propriedades, Hemus, 2000. • W.D.Callister e D.G.Rethwisch: Ciência & Engenharia de Materiais, 8a Edição, GEN/LTC, 2012 • R.E. Reed-Hill, R,Abbashian, L.Abbashian : Physical Metallurgy Principles, 4th Edition, Cengage Learning, 2009. • R.E.Smallman e A.H.W.Ngan: Physical Metallurgy and Advanced Materials, Elsevier, 2007. • G.E.Dieter : Mechanical Metallurgy, 3rd Edition, McGraw-Hill Book Co., 1988. • M.A.Meyers & K.K.Chawla : Mechanical Behavior of Materials, 2nd Edition, Cambridge University Press, 2009. • J.P.Bailon e J.M.Dorlot: Des Materiaux, 3th Edition, École Polytechnique de Montréal, 2000. Bibliografia
Compartilhar