Transformação de Fases em Metais

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Campus da Universidade Federal do Cariri – UFCA 
Engenharia de Materiais 
Campus de Juazeiro do Norte 
 Tranformação de 
Fases em Metais 
Profa.: Laédna Neiva 
Disciplina: Ciência dos Materiais II 
Transformação de Fases em Metais 
Definição: 
 Transformação de fase é a alteração no número 
de fases e/ou na composição da fase que envolve 
alguma alteração na microestrutura. 
Transformação de Fases em Metais 
Introdução 
As transformações de fases são classificadas em três tipos: 
 
• Simples (dependente da difusão) 
 Exemplo: transformação alotrópica 
 
• Não-simples (dependente da difusão) 
 Exemplo: reação eutetóide alteração do número de fases 
 
• Independente da difusão (produz fase metaestável) 
 Exemplo: transformação martensítica Têmpera 
 
 
 
Transformação de Fases em Metais 
Introdução 
Transformação Não-Simples: 
 
 
 
 
 
Transformação de Fases em Metais 
Introdução 
Estágios da transformação de fase: 
 
• Nucleação 
 Surgimento de uma nova fase 
 
• Crescimento da nova fase 
 Implica no desaparecimento da fase original 
 
 
 
 
Importante!!! 
 
• A taxa de transformação depende da temperatura 
 
• A fração transformada depende do tempo (Taxa de Cresc.) 
 
 
Transformação de Fases em Metais 
Introdução 
Fração da Fase Transformada em Função do Tempo: Cinética da Transformação 
Transformação de Fases em Metais 
Introdução 
Taxa de Crescimento de Fases: 
Transformação de Fases em Metais 
Introdução 
Monitoramento da transformação de fase: 
 
• O progresso da transformação é verificado mediante análises. 
 
• O equilíbrio das fases corresponde a uma constância no que se 
refere as características da fase de um sistema em relação ao tempo. 
 
• O diagrama de fases é incapaz de indicar o tempo para que o 
equilíbrio seja atingido. 
 
 
 
 
Alterações 
Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
1. Perlita 
A perlita é o produto de uma 
reação eutetóide 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Características da Perlita 
• É constituída por camadas ou lamelas alternadas de ferrita e cementita. 
 
• As camadas mais grossas e de cor mais clara representam a ferrita. 
 
• A espessura relativa é de 8:1 entre ferrita e cementita, 
respectivamente. 
 
• Apresenta-se em grãos, ou colônias, dentro de cada colônia as camadas 
são orientadas na mesma direção. A direção varia de uma colônia para 
outra. 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Características da Perlita 
• Valores de temperatura imediatamente abaixo da temperatura eutetóide 
são formadas camadas relativamente espessas para ambas as fases 
(Perlita Grosseira). 
 
• Com a diminuição da temperatura, as camadas formadas são 
progressivamente mais finas para ambas as fases (Perlita Fina ≈ 540°C). 
 
 
 
 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Tipos de Perlita 
727°C > formação > 540°C 
formação ≈ 540°C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Tipos de Perlita 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Transformação Isotérmica da Austenita em Perlita 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Características da Perlita 
• A espessura das lamelas exercem influência sobre as propriedades 
mecânicas do material. 
 
• A perlita grosseira é ideal para melhorar a usinabilidade dos aços 
baixo e médio carbono. 
 
• A perlita grosseira pode ser obtida por meio do Recozimento. 
 
• Para melhorar a usinabilidade de aços alto carbono recomenda-se a 
Esferoidização. 
 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Influência da Perlita sobre o Comportamento 
Mecânico das Ligas Fe-C 
• A perlita fina é mais dura que 
a perlita grosseira!!! 
 
 
 
 
 
 
 
• A perlita fina é composta por uma alta 
concentração de contornos de grãos e, 
portanto, maior dureza. 
 
 
 
 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
2. Bainita 
• Na faixa de temperatura entre 540 e 200°C forma-se a BAINITA como 
uma série de ripas parelalas ou agulhas de ferritas separadas por 
partículas alongadas da fase cementita. 
 
 
 
 
 
• Tanto a superior quanto a inferior são formadas por ferrita, cementita 
e martensita, modificando-se apenas o seu arranjo na estrutura. 
 
 BAINITA SUPERIOR: entre 540 e 300°C 
 BAINITA INFERIOR: entre 300 e 200°C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
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Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
2. Bainita 
 
 
 
 
 
 
 
Se formam em temperaturas abaixo da temperatura de formação da perlita fina. 
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propriedades em ligas Fe-C 
Bainita Superior Bainita Inferior 
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Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
2. Bainita 
 
• As transformações perlíticas e bainíticas são concorrentes 
entre si!!!! 
 
 
 
 
 
IMPORTANTE!!! 
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Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Aparência da Bainita sob Microscopio Eletrônico - MEV 
Estrutura Fina e Não-Lamelar 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Microestruturas 
Bainíticas 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
3. Cementita Globulizada 
• Obtida de perlita ou bainita aquecida 
e mantida abaixo da temperatura do 
eutetóide. 
 
 
 
• Esse tratamento térmico é conhecido 
por Recozimento Subcrítico. 
 
• Também conhecida por esferoidita. 
 
 
 EXEMPLO: 700°C entre 18 e 24 horas 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
3. Cementita Globulizada 
 Microestrutura de Esfeiroidita (Cementita Globulizada). 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
4. Martensita 
• Obtida por meio de Têmpera do aço austenitizado até ≈ Tamb. 
 
• Essa transformação de fase acontece quando a taxa de resfriamento 
impede a difusão do carbono. 
 
• Eventualmente, qualquer difusão que ocorra resultará na formação das 
fases α e Fe3C. 
 
• Não envolvendo difusão é considerada instantânea / independente do 
tempo. 
 
 Não é exclusiva do sistema Fe-C!!! 
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Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
4. Martensita 
 Microestrutura Martensítica. 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
4. Martensita 
• Como não há difusão, o C fica retido 
na estrutura hospedeira ferrosa 
austenitizada. 
 
• Consiste numa fase metaestável. 
 
• Consiste numa solução sólida 
supersaturada de Fe e C. 
 
•Apresenta-se de forma cristalina - 
TCC. 
 
 
 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Características da Martensita: 
• Solução supersaturada de C na 
matriz de Fe. 
 
• Existem dois tipos de estruturas 
martensíticas em ligas Fe-C: em 
ripas e lenticular (ou em 
placas). 
 
 
 
 
 
 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Tipos de Martensita 
 Quando %C < 0,6% Ripas  Quando %C < 0,6% Lenticular 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
MARTENSITA 
Diagrama de Transformações 
Isotérmicas Completo para Ligas Fe-C 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
5. Martensita Revenida 
• Pode-se melhorar a ductilidade e a tenacidade da MARTENSITA com um 
tratamento térmico: O REVENIDO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-Cc 
Transformação em Estado Sólido – Sistema Fe-C 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Características da Martensita Revenida: 
• O tipo de tratamento térmico de REVENIMENTO determina o tamanho das partículas de 
cementita. 
 
• Temperaturas mais elevadas tendem a favorecer o crescimento das partículas de Fe3C. 
 
• O maior inconveniente do REVENIMENTO é o processo denominado de fragilização 
por revenido. 
 
• Esse processo indesejável pode ser evitado por: (i) controle da composição e (ii) 
revenido a T > 575°C ou T < 375°C, seguido por resfriamento rápido até Tamb. 
 
• A tenacidade de aços fragilizados pode ser melhorada por aquecimento (T ≈ 600°C) 
seguido por resfriamento rápido até: T < 300°C. 
 
 
Alterações Microestruturais e das 
propriedades em ligas Fe-C 
Possíveis Transformações Envolvendo a 
Decomposição da Austenita