AULA 4 - DIAGRAMAS DE EQUILÍBRIO - PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

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AULA 4 - DIAGRAMAS DE EQUILÍBRIO –
PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Diagramas de fase e microestrutura
 Até agora, nós estudamos diagramas de fase imorfos nos quais existem uma faixa de temperatura em que há completa miscibilidade de um constituinte no outro. Outra condição implicitamente utilizada até agora, é de que os diagramas são de equilíbrio. Isto quer dizer que qualquer variação de temperatura ocorre lentamente o suficiente para permitir um rearranjo entre as fases através de processos difusionais. Também quer dizer que as fases presentes a uma dada temperatura são estáveis. 
Não equilíbrio e segregação
 Durante o resfriamento, ocorrem mudanças na composição das duas fases. Estas mudanças dependem de difusão, que é um processo lento na solução sólida. Na prática, não vale a pena manter taxas tão lentas de resfriamento. Isto implica nas estruturas obtidas, que não são exatamente as descritas até agora. Assim, a região de cada grão vai ser rica no constituinte de alto ponto de fusão. A concentração do outro constituinte aumenta em direção ao contorno de grão. Isto implica em uma maior sensibilidade das fronteiras à tempertura. No aquecimento, elas derreterão e o material se esfacelará.
Evolução Microestrutural
Reação eutética = transformação imediata de fase líquida em fase sólida, ou vice-versa
Revisando:
Reação eutética: fase líquida para sólida ou vice e versa.
Reação Eutetóide: fase sólida para sólida ou vice e versa
Formação da Estrutura Cristalina
Outros Tipos de Grãos
Tamanho de Grão
Encruamento dos Grãos
ATIVIDADE PROPOSTA:
Esse importante diagrama será estudado em detalhes a seguir, mas para fixar bem seus conhecimentos até aqui vamos utilizá-lo para fazermos exercícios gerais sobre diagramas de equilíbrio:
A) Utilize o diagrama FeC e responda:
B) Qual a temperatura de fusão do Fe?
C) Identifique as linhas Sólidus e Líquidus:
D) Identifique os pontos Eutéticos Eutetóides, suas temperaturas e seus % de C.
E) Neste diagrama existe a Linha A1 ou Zona Crítica que fica na temperatura de 723ºC. Identifique as fases presentes abaixo dela.
F) Considerando a linha A1, As, Acm, podemos afirmar que acima dela todas as fases são sólidas?
G) Quais as fases presentes na temperatura de 1000ºC para as ligas Eutéticas e Eutetóides?
H) Identifique a faixa de % C das ligas Hipo e Hiper-Euteróides:
Fases do Ferro Puro
Solubilidade do C em Fe
Cementita – Fe3C
Reações
Eutética
Eutetóide
Que é extremamente importante no tratamento térmico de aços
Classificações de Ligas Ferrosas
Concentração Eutetóide
Exemplo:
Concentração Hipo-Eutetóide
Inicialmente, temos apenas a fase Υ. 
Em seguida começa a surgir a fase α nas fronteiras de grão da fase Υ. A uma temperatura imediatamente acima da eutética a fase α já cresceu, ocupando completamente as fronteiras da fase Υ. A concentração da fase α é 0.22 wt%C. A concentração da fase Υ é 0.77 wt%C, eutetóide. 
A uma temperatura imediatamente abaixo da eutetóide toda a fase Υ se transforma em perlita (ferrita eutetóide + Fe3C). A fase α, que não muda, é denominada ferrita pro-eutetóide. 
 
Concentração Hiper-Eutetóide
Inicialmente, temos apenas a fase Υ. 
Em seguida começa a surgir a fase Fe3C, nas fronteiras de grão da fase Υ. A Concentração da Fe3C é constante igual a 6.7 wt%C. A concentração da austenita cai com a temperatura seguindo a linha que separa o campo Υ + Fe3C do campo Υ. A uma temperatura imediatamente acima da eutetóide a concentração da fase Υ é 0.77 wt%C, eutetóide. 
A uma temperatura imediatamente abaixo da eutetóide toda a fase Υ se transforma em perlita. A fase Fe3C, que não muda, é denominada cementita pro-eutetóide.
Resumo dos microconstituintes presentes no Fe-C
Austenita = Υ – Fe = Fase Υ
Ferrita = α – Fe = fase α
Cementita = Fe3C (6.7 wt%C em Fe)
Perlita = Ferrita e Cementita em lamelas alternadas
Hipo = menor que – Hiper = maior que
Ferrita pro-eutetóide = Ferrita que se forma a T>Teutetóide
p/ composição hipo-eutetóide (<0.77 wt%C)
Cementita pro-eutetóide = Cementita que se forma a T>Teutetóide
p/ composição hiper eutetóide.
Veja agora a comparação entre microconstituintes esquemáticos e verdadeiros de aço Hipo e Hiper-Eutetóide.
Atividade Proposta:
Leia o Diagrama Chumbo-Estanho apresentado a seguir e responda:
A) Qual a temperatura de fusão do PB e do Sn?
B) Identifique as Linhas Sólidus e Líquidus:
C) Identifique os pontos Eutéticos e Eutetóides, suas temperaturas e seus %.
D) Use a Regra da Alavanca e estude a liga 80-20 (70%Pb e 30%Sn) na temperatura de 230º.
E) Podemos afirmar que a fase α (alfa) é rica em Sn? E a fase β (beta) é rica em Pb?
F) Identifique as Linhas Solvus.
G) Se você fosse especificar uma liga para ser utilizada em processos de soldagem, qual seria sua composição. Justifique.
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