Microestrutura dos aços

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Microestrutura dos aços [5]
¾ Alotropia do ferro puro:
1538°C
1394°C
912°C
770°C
Temperatura
ambiente
Líquido
Ferro δ (CCC)
Ferro γ (CFC)
Ferro α (CCC)
Cúbico de corpo centrado
Cúbico de face centrada
ao = 3,64 Å
ao = 2,93 Å (δ)
ao = 2,86 Å (α)
1>
Microestrutura dos aços
¾ Diagrama de equilíbrio Fe-C:
Aços: C < 2,1%p
Ferros Fundidos: C > 2,1%p
Transformação de fase
Propriedades mecânicas
Principais fases:
ƒ austenita (CFC)
ƒ ferrita (CCC)
ƒ cementita (ortorrômbica)
2>
Microestrutura dos aços
¾ Reação eutetóide aço com 0,8%p de C
γ ↔ α + Fe3C
¾ Cementita (Fe3C) formação favorecida pela menor
solubilidade do carbono no Feα
3>
• Mecanismo de controle: difusão do carbono
Microestrutura dos aços
¾ Transformação de fase em aço eutetóide:
austenita perlita (ferrita + cementita)
4>
Microestrutura dos aços
¾ Microestrutura do aço eutetóide:
Colônias de perlita em aço
5>
Morfologia da
perlita em aços
Microestrutura dos aços
¾ Transformação de fase em aço hipoeutetóide:
austenita ferrita + perlita
6>
Microestrutura dos aços
¾ Microestrutura do aço hipoeutetóide:
Colônias de perlita
envolvidas por grãos de
ferrita pró-eutetóide
7>
Microestrutura dos aços
¾ Transformação de fase em aço hipereutetóide:
austenita cementita + perlita
8>
Microestrutura dos aços
¾ Microestrutura do aço hipereutetóide:
Colônias perlíticas
envolvidas em
filmes de cementita
9>
Microestrutura dos aços
¾ Microestrutura ferritico-perlítica dos aços-carbono:
¾ C < 0,8%p → aço hipoeutetóide
¾ C = 0,8%p → aço eutetóide
¾ C > 0,8%p → aço hipereutetóide
10>
A
t
a
q
u
e
:
 
n
i
t
a
l
2
%
Microestrutura dos aços
¾ Propriedades Mecânicas dos aços-carbono:
¾ C < 0,8%p → aço hipoeutetóide
¾ C = 0,8%p → aço eutetóide
¾ C > 0,8%p → aço hipereutetóide
11>
¾ Diagrama de equilíbrio transformações
muito lentas
divergências
devido ao
processamento
industrial
¾ Reações / transformações em condições realísticas:
Microestrutura dos aços
12>
resfriamento isotérmico (T-T-T)
diagramas
resfriamento contínuo
¾ Diagrama de Resfriamento Contínuo (CCT):
identifica as taxas de resfriamento necessárias para a transformação de fase
fora das condições de equilíbrio termodinâmico.
Microestrutura dos aços
13>
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¾ Um outro microconstituinte dos aços: a BAINITA
Aspecto morfológico da bainita – formada em temperatu-
ras inferiores à perlita, constitui-se de finos agregados de 
placas ou agulhas de ferrita com partículas de Fe3C.
Microestrutura dos aços
14>
ferrita supersaturada de carbono
difusão de carbono p/ γ e
precipitação de cementita em α
difusão de carbono para 
a austenita adjacente
precipitação da 
cementita
bainita superior bainita inferior
(550 - 400°C) (400 - 250°C)
¾CARBONETOS NA BAINITA (MET):
Microestrutura dos aços
14>
A determinação exata do tipo de bainita é realizada por microscopia
eletrônica de transmissão (MET) e medidas de dureza.
bainita superior
(550 - 400°C)
bainita inferior
(400 - 250°C)
¾MORFOLOGIA TÍPICA DA BAINITA:
Microestrutura dos aços
16>
A morfologia
acicular da
Bainita é
facilmente 
confundida
com a 
Martensita
na observação
por 
Microscopia
Ótica
Ataque: picral 4% +
nital 2%
¾MARTENSITA:
Aspecto morfológico da martensita – reação promovida
pelo cisalhamento de planos atômicos em temperaturas
onde a difusão é menor, constitui-se de finos placas de 
ferrita supersaturada de carbono (tetragonal).
Microestrutura dos aços
17>
[100]α[100]γ
[001]γ
[010]γ
[010]α
[001]α
aγ = 3,64 Å aα = 2,86 Å
distorção da rede
CFC TCC
)pC(%045,01
a
c ⋅+=
resistência 
e fragilidade
elevadas
¾MORFOLOGIA TÍPICA DA MARTENSITA:
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18>
Morfologia
de ripas (lath)
da 
Martensita
em
aço de baixa 
liga temperado
em água 
observada por
Microscopia
Ótica
Ataque: nital 2%
Microestrutura dos aços
Bibliografia:
¾ Chiaverini, V. Tratamentos Térmicos das Ligas 
Ferrosas. ABM, São Paulo, 1987.
¾ Colpaert, H. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos 
Comuns. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1974.
¾ ASM Handbook. Metallography and Microstructures.
Volume 9, G. F. Vander Voort (ed.), 2004.
¾ ASM Handbook. Heat Treating, Volume 4, 1991.
¾ Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. 
Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1970.
19
Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Lab. Materiais de Construção Mecânica I.
® 2013. Permitida a impressão e divulgação. http://www.dem.feis.unesp.br/maprotec/educacional.shtml