Aula_11_-_Diagrama_Fe-C

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Aula XI – Diagrama FeC
Prof. Dr. Rita Sales
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DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
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Sistema Fe-C ou Fe-Fe3C e microestruturas que se formam no resfriamento lento
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DIAGRAMA Fe-Fe3C - TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA
+Fe3C
+l
l+Fe3C
+Fe3C
CCC
CFC
CCC
+ 
+l
As fases ,  e  são soluções sólidas com Carbono intersticial
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Ârret= parada, Refroidissement=resfriamento, Chauffage= aquecimento
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FERRO PURO
FERRO  = FERRITA
FERRO  = AUSTENITA
FERRO  = FERRITA 
TF= 1534 C
Nas ligas ferrosas as fases ,  e  FORMAM soluções sólidas com Carbono intersticial
CARBONO
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Reações invariantes no Diagrama de fase Fe-Fe3C
PERITÉTICA: +l 
EUTÉTICA: l +Fe3C
EUTETÓIDE:  +Fe3C
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Ferro Puro /Formas Alotrópicas
FERRO  = FERRITA
Estrutura= ccc
Temperatura “existência”= até 912 C
Fase Magnética até 770 C (temperatura de Curie)
Solubilidade máx do Carbono= 0,02% a 727 C
Baixa dureza, baixa resistência a tração (270MPa)
Excelente resistência ao choque e elevado alongamento
FERRO  = AUSTENITA
Estrutura= cfc (tem + posições intersticiais)
Temperatura “existência”= 912 -1394C
Fase Não-Magnética
Solubilidade máx do Carbono= 2,14% a 1148C
Boa resistência Mecânica
Apreciável tenacidade
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Ferro Puro /Formas Alotrópicas
FERRITA
AUSTENITA
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Ferro Puro /Formas Alotrópicas
FERRO  = FERRITA 
Estrutura= ccc 
Temperatura “existência”= acima de 1394C
Fase Não-Magnética
É a mesma que a ferrita 
Como é estável somente a altas temperaturas não apresenta interesse comercial
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Sistema Fe-Fe3C
Ferro Puro= até 0,02% de Carbono
Aço= 0,02 até 2,10% de Carbono
Ferro Fundido= 2,1-4,5% de Carbono
Fe3C (CEMENTITA)= Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado (6,7% de C)
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CEMENTITA (Fe3C)
Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado (6,7% de C)
Cristaliza no sistema ortorrômbico (com 12 átomos de Fe e 4 de C por célula unitária)
é um composto intermetálico metaestável, embora a velocidade de decomposição em ferro  e C seja muito lenta
A adição de Si acelera a decomposição da cementita para formar grafita
Muito dura, quebradiça, menor ductilidade= atribuído ao carboneto de ferro.
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PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTÉTICO)
LIGA EUTÉTICA: corresponde à liga de 				mais baixo de fusão
Líquido FASE  (austenita) + cementita
- Temperatura= 1148 C
- Teor de Carbono= 4,3% = Ledeburita
As ligas de Ferro fundido de 2,1-4,3% de C são chamadas de ligas hipoeutéticas
As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C são chamadas de ligas hipereutéticas
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PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTETÓIDE)
LIGA EUTETÓIDE  corresponde à liga de mais baixa temperatura de transformação sólida
Austenita	 Fase (Ferrita)+Cementita
- Temperatura= 727 C
- Teor de Carbono= 0,8 %
Aços com 0,02-0,8% de C são chamadas de aços hipoeutetóides
Aços com 0,8-2,1% de C são chamadas de aços hipereutetóides
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MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
 
Consiste de lamelas alternadas de fase  (ferrita) e Fe3C (cementita) chamada de 
 PERLITA
FERRITA 		lamelas + espessas e claras
CEMENTITA 	lamelas + finas e escuras
Propriedades mecânicas da perlita 		
intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e cementita (dura e frágil)
Mistura mecânica de 88,5% de ferrita e 11,5% de cementita
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MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE
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MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
Teor de Carbono = 0,002- 0,8 %
Estrutura 
		 Ferrita + Perlita
As quantidades de ferrita e perlita variam conforme a 
 % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas
Partes claras pró eutetóide ferrita
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MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO
Ferrita	Perlita
AÇO COM ~0,2%C
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MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR DE CARBONO RESFRIADOS LENTAMENTE
Ferrita	Perlita
AÇO COM ~0,45%C
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4% Picral 2% Nital
Microstructure of hot-rolled Fe –0.68% C –0.84% Mn –0.33% Si revealing a nearly fully pearlitic structure. Originals at 1000X.
Obs: Picral: Solução de ácido pícrico + etanol
Nital: ácido nítrico + etanol
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MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
Teor de Carbono = 0,8-2,06 %
Estrutura 		 	 
 cementita+ Perlita
As quantidades de cementita e perlita variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas
Partes claras próeutetóide cementita
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Propriedades mecânicas doa microconstituintes dos aços
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Tipos de Aços-carbono
Devido a influência do C sobre a dureza do aço, costuma-se considerar os seguintes tipos de aços:
Aços doces: entre 0,15 e 0,25% de Carbono
Aços meio-duros: entre 0,25 e 0,50% de Carbono
Aços duros: entre 0,60 e 1,40% de Carbono
Alguns autores subdividem ainda esta classificação:
Aço extradoces: inferior a 0,15% de Carbono
Aço doce: entre 0,15 e 0,30% de Carbono
Aço meio-doce: entre 0,30 e 0,40% de Carbono
Aço meio-duro: entre 0,40 e 0,60% de Carbono
Aço duro: entre 0,70 e 1,20% de Carbono
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Propriedade mecânica dos aços em função do teor de carbono
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Propriedade mecânica dos aços em função do teor de carbono
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FOFO
As ligas de ferro com teor do carbono maior do que ~2,0 % são denominados ferros fundidos. Os ferros fundidos se classificam em dois grupos:
	Ferros fundidos brancos – são muito duros e frágeis devido a altos teores da cementita na microestrutura e por isso tem sua aplicação limitada. 
	Ferros fundidos cinzentos – nestes o carbono se precipita em forma de grafite (devido à presença de Si), garantindo boa capacidade de amortecimento de vibrações. A boa fluidez destes ferros em estado líquido faz que são amplamente empregados para peças fundidas. 
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“Reunir-se é um começo, permanecer juntos é um progresso, e trabalhar juntos é sucesso." Henry Ford