tec08 Diagrama de Equilíbrio Ferro Carbono

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Unidade VIII
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
01
Tecnologia dos Materiais
CONTEÚDO DESTA UNIDADE
Introdução.
Definições:
Aços Carbono.
Aços Liga.
Ferro Fundido Cinzento.
Ferro Fundido Mesclado.
Ferro Fundido Maleável
Ferro Fundido Nodular.
Diagrama de Equilíbrio Fe-C:
Reações na Faixa de Composição dos Aços.
Reações na Faixa de Composição dos Ferros Fundidos.
Fatores que Influenciam na Posição das Linhas de Transformação do Diagrama de Equilíbrio Fe-C.
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Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
INTRODUÇÃO
Sistema de liga binário mais importante, sendo os materiais mais utilizados pelo homem.
O diagrama de equilíbrio Fe-C permite uma melhor compreensão desses materiais e dos tratamentos térmicos a que são submetidos normalmente.
Os diagramas de equilíbrio mostram as estruturas que se formam sob condições de resfriamento LENTO.
Os diagramas de fases não indicam o tempo necessário para que uma transformação ocorra
As taxas de resfriamento encontradas na prática provocam o SURGIMENTO DE ESTRUTURAS ADICIONAIS, não previstas nestes diagramas. 
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DEFINIÇÕES
As ligas Fe-C podem ser classificadas em:
FERRO COMERCIALMENTE PURO: %C < 0,008%p.
AÇOS: teor de carbono até 2,11%p. Dividem-se em:
AÇOS-CARBONO.
AÇO-LIGA.
FERROS FUNDIDOS: Tipos:
FERRO FUNDIDO CINZENTO: liga Fe-C-Si (%C > 2,0%p, %Si de 1,2%p a 3,0%p). Apresenta C livre (lamelas ou veios de grafita).
FERRO FUNDIDO BRANCO: %Si menor do que FoFo cinzento, apresenta C quase todo combinado.
FERRO FUNDIDO MESCLADO.
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL: apresenta grafita na forma de nódulos, devido a um tratamento térmico especial (MALEABILIZAÇÃO) aplicado no FoFo branco.
FERRO FUNDIDO NODULAR: apresenta grafita na forma esferoidal, devido a um tratamento de NODULIZAÇÃO, realizado com o material ainda líquido.
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O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
Representa ligas com teor de carbono de até 6,7%p.
FASES SÓLIDAS PRESENTES:
FERRITA: solução de carbono em FERRO- (CCC). Apresenta solubilidade de 0,008%p de C a temperatura ambiente e de no máximo , 0,02%p a 727 ºC. Apresenta boa plasticidade.
AUSTENITA: solução de carbono em FERRO-γ (CFC). Consegue dissolver um teor de C muito mais alto do que a ferrita (até 2,11%p a 1148 ºC). Não-magnético. 
CEMENTITA: (Fe3C) composto intermediário, o CARBETO DE FERRO, é representado por uma linha vertical passando pela composição de 6,7%p C. É muito DURO e FRÁGIL.
FERRO-δ: solução de carbono em ferro com estrutura CCC, existente a altas temperaturas.
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Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
O diagrama de equilíbrio ferro-carbono
06
L
Fe3C 
γ + L
L + Fe3C
4,30
2,14
0,76
912 ºC
1394 ºC
1538 ºC
727 ºC
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Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
A
B
C
D
E
1148 ºC
F
G
S
P
N
J
K
Solidus
Liquidus
Liquidus
A1
Acm
A3
Q
0,022
AÇOS
0,08 ≤ %C ≤ 2,11
FERROS FUNDIDOS
%C ≥ 2,11
Fe
O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO SIMPLIFICADO
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Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
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A
B
C
D
E
F
G
S
P
K
Q
1394 ºC
1538 ºC
4,30
Liquidus
Liquidus
L
2,14
1148 ºC
Solidus
Solidus
γ + L
L + Fe3C
0,76
A3
Acm
912 ºC
γ, austenita
, ferrita
0,022
727 ºC
A1
Fe3C, cementita 
 + γ 
γ + Fe3C
 + Fe3C
O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO SIMPLIFICADO
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Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
07
A
B
C
D
E
F
G
S
P
K
Q
1394 ºC
1538 ºC
4,30
Liquidus
Liquidus
L
2,14
1148 ºC
Solidus
Solidus
γ + L
L + Fe3C
0,76
A3
Acm
912 ºC
γ, austenita
, ferrita
0,022
727 ºC
A1
Fe3C, cementita 
 + γ 
γ + Fe3C
 + Fe3C
REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO DOS AÇOS
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Fe3C, cementita 
L
Fe3C 
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AÇO EUTETÓIDE
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 + γ
γ
γ + Fe3C
 + Fe3C

727 ºC
Fe3C

0,76
REAÇÃO EUTETÓIDE
6,7
CFe3C = 6,7
C = 0,022
PERLITA
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AÇO EUTETÓIDE: PERLITA
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PERLITA
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Perlita
Mecanismo de formação da PERLITA a partir da AUSTENITA:
C
C
Fe3C



C
C
C
C
C
γ
Direção do crescimento da perlita
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Fe3C
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AÇO HIPOEUTETÓIDE
12
 + γ
γ
γ + Fe3C
 + Fe3C
727 ºC
0,76
6,7
PERLITA = Fe3C + -eutetóide
 pró-eutetóide
REAÇÃO EUTETÓIDE
C0
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
CFe3C = 6,7
C = 0,022
AÇO HIPOEUTETÓIDE: PERLITA + FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE
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PERLITA
FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE
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AÇO HIPEREUTETÓIDE
14
 + γ
γ
γ + Fe3C
 + Fe3C
727 ºC
0,76
6,7
PERLITA =  + Fe3C-eutetóide
REAÇÃO EUTETÓIDE
C0
Fe3C pró-eutetóide

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AÇO HIPEREUTETÓIDE: PERLITA + CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE
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Aço hipereutetóide com 1,4 %p C. Perlita (grão lamelares) e cementita pró-eutetóide (rede clara nos contornos da perlita)
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PERLITA
CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE
MICROESTRUTURA DOS AÇOS (CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO)
Microconstituintes e fases formadas durante o resfriamento em CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO:
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PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS EM FUNÇÃO DO TEOR DE C
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%p C
REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO DOS FERROS FUNDIDOS
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Fe3C, cementita 
L
Fe3C 
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1148 ºC
RESFRIAMENTO FORA DAS CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO
Ocorrência de mudanças ou transformações de fases em temperaturas diferentes das previstas no diagrama de equilíbrio:
Com o AUMENTO DA VELOCIDADE de resfriamento ocorre uma DIMINUIÇÃO das temperaturas de transformação.
Existência à temperatura ambiente de fases fora do equilíbrio que não aparecem no diagrama de fases: PERLITA FINA, BAINITA, MARTENSITA entre outras.
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INFLUÊNCIA DE OUTROS ELEMENTOS DE LIGA
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