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Tratamentos Térmicos

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DIAGRAMA
TRANSFORMAÇÃO –TEMPO- TEMPERATURA
GRADUAÇÃO EM 
ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA: SIDERURGIA
ATENÇÃO
O CONTEÚDO AUDIOVISUAL DESTA AULA É
EXCLUSIVO PARA FINS ACADÊMICOS,
ESTANDO PROTEGIDO PELAS LEIAS DE
PROPRIEDADE INTELECTUAL.
PROIBIDO A SUA CESSÃO OU OUTRA FORMA
DE UTILIZAÇÃO NÃO AUTORIZADA
DECOMPOSIÇÃO DA AUSTENITA E CURVAS TTT.
Um aço resfriado lentamente a partir do campo austenítico apresentará, à temperatura
ambiente, uma ou mais fases: ferrita, perlita, e cementita. Porém, se o resfriamento do aço
a partir da região austenítica for muito rápido, aparecerão outros constituintes
metaestáveis, como a bainita e a martensita, que não são previsto pelo diagrama Fe-Fe3C.
EFEITO DA VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO SOBRE A 
TRANSFORMAÇÃO DA AUSTENITA.
Esse efeito dos constituintes obtidos pela decomposição lenta da austenita sobre as
propriedades mecânicas do aço embora apreciável, está longe de ser comparados ao
efeito que pode ser conseguido pelo resfriamento rápido da austenita.
Seja um aço eutetóide – que apresenta uma única temperatura crítica a 727° C,
abaixo dessa temperatura tem só perlita, em condições de resfriamento lento. Com
maiores velocidades de resfriamento o produto que resulta da transformação nessas
condições, até uma certa velocidade ainda é perlita. Com velocidades cada vez maiores
ocorre uma nova transformação , dando origem a um constituinte completamente
diferente, a “ martensita”.
2% nital - 100X 2% nital - 1000X
Dentro de uma faixa de velocidade de resfriamento, há formação simultânea de dois
constituintes perlita + martensita. Finalmente na chamada velocidade crítica de resfriamento
desaparece inteiramente a primeira transformação cessando a formação da perlita,
permanecendo somente a segunda transformação tendo como produto a martensita.
FERRITA E CEMENTITA
TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA - CURVA TTT - EM C OU EM S 
Os fenômenos que ocorrem quando o aço é resfriado em diferentes velocidades são
melhor compreendidos pelo estudo da transformação isotérmica da austenita em perlita,
em diversas temperaturas abaixo de 727ºC, ou seja, pelo resfriamento rápido de um aço
eutetóide até a temperatura de 727°C, mantendo-se a seguir essa temperatura constante
até que toda transformação da austenita se processe.
A transformação em perlita obedecerá a uma curva de reação isotérmica, como
indicada na figura abaixo, na qual se considerou um resfriamento brusco da austenita a
600°C.
A temperatura desempenha um papel importante na taxa de transformação da
austenita em perlita, a dependência em relação à temperatura para uma liga ferro-carbono
com composição eutetóide está demonstrada nas curvas do gráfico abaixo, plotado na
forma de S que mostram a porcentagem de transformação em função do logaritmo do
tempo para três temperaturas diferentes, após resfriar rapidamente uma amostra composta
por 100% de austenita até a temperatura indicado no gráfico; onde foi mantida constante
ao longo de todo o curso da reação.
Liga Fe-c com 0,76%C, a fração reagida isotermicamente em função do
logaritmo do tempo para transformação da austenita em perlita.
a- região de encubação
para os átomos se
rearranjarem e formarem os
primeiros núcleos de perlita.
b– Após os aparecimento
dos núcleos , estes
começarão a crescer e a
austenita vai se
transformando rapidamente
em perlita.
c – Os nódulos de perlita se
tocam e esse impedimento
físico faz com que a
transformação ocorra mais
lentamente em sua forma
final.
As curvas em S ou os diagramas TTT nos mostram que a cada temperatura, ocorre a
formação de determinado constituinte. Os tratamentos isotérmicos baseiam-se nesse fato
e, em geral, consistem na austenitização, seguida de um resfriamento rápido até uma
determinada temperatura, onde a peça permanece até a transformação da austenita se
completar.
Um diagrama para uma
transformação isotérmica (parte inferior) é
gerado a partir de medições da
porcentagem da transformação em função
do logaritmo do tempo (parte superior).
•A transformação da austenita em
perlita ocorre apenas se a liga for super
resfriada até abaixo da temperatura do
eutetóide
•À esquerda da curva do início de
transformação apenas austenita estará
presente, enquanto que a direita da curva
do término de transformação apenas
existirá perlita. Entre as duas curvas
ambos estão presentes.
DIAGRAMA ISOTÉRMICO COMPLETO – AÇO LIGA 4340
Diagrama de
transformação isotérmica
para um aço-liga (tipo
4340):
A= austenita;
B= bainita; 
P = perlita;
M= martensita; 
F= ferrita proeutetóide.
A curva TTT abaixo mostra a representação de uma transformação de fase durante
um ciclo térmico. A curva mais à esquerda (azul) corresponde ao início das
transformações e a mais à direita (cor vermelha) ao fim das transformações.
Nas duas curvas existem duas retas horizontais denominadas respectivamente Mi e
Mf. São as temperaturas de início e fim de transformação martensítica. Quando uma
curva de resfriamento cruza a curva TTT a transformação ocorre, na região assinalada
por um serrilhado. Sabemos qual a estrutura é formada analisando-se em que região da
curva TTT ocorreu a transformação.
Mi
Mf
(W.F. Smith, “Structure and Properties of Engineering Alloys”, McGraw-Hill, 1981, p. 14. Reproduzido com permissão de The McGraw-Hill Companies.)
Experiências efetuadas para determinação das alterações na microestrutura durante a
transformação isotérmica de um aço-carbono a 705 ºC.
Após a austenitização, as amostras são temperadas em um banho de sais a 705 ºC e
aí mantidas durante o tempo indicado, sendo depois temperadas em água à temperatura
ambiente.
Diagrama de transformação isotérmica de um aço-carbono eutetóide, em que se
mostra a relação com o diagrama de fases Fe-Fe3C.
CURVA REAL DE UM TRATAMENTO ISOTÉRMICO
Diagrama de
transformação isotérmica para
uma liga Fe-C com composição
eutetóide, mostrando a
superposição da curva para um
tratamento térmico isotérmico
(ABCD). As microestruturas
antes e depois da transformação
da austenita em perlita estão
mostradas.
A Figura apresenta o diagrama TTT de transformação isotérmica (à temperatura
constante) do aço carbono eutetóide (0,77% C). No eixo vertical são mensuradas as
temperaturas e no eixo horizontal os tempos de reação em escala logarítmica. Nesse
diagrama há duas curvas que indicam os tempos de início e fim das modificações de fase
no aço. A curva da esquerda indica o início da transformação e a da direita o seu término.
CURVA DE TRATAMENTO ISOTÉRMICO
CURVA DE TRATAMENTO ISOTÉRMICO
CURVA DE UM TRATAMENTO ISOTÉRMICO
DIAGRAMA COMPLETO DO AÇO EUTETÓIDE
À medida que a temperatura de
transformação é reduzida (aumento taxa)
após a formação de perlita fina, um novo
microconstituinte é formado: a bainita.
Como ocorre na perlita (lamelas) a
microestrutura da bainita consiste nas fases
ferrita e cementita, mas os arranjos são
diferentes (agulhas ou placas) .
No diagrama de transformação
isotérmica a bainita se forma abaixo do
“joelho” enquanto a perlita se forma acima.
BAINITA
BAINITA
Para temperaturas entre 300 ° C e 540 °C a
bainita se forma como uma série de agulhas de
ferrita separadas por partículas alongadas de
cementita (bainita superior)
Para temperaturas entre 200 °C e 300 °C a
ferrita encontra-se em placas e partículas finas de
cementita se formam no interior dessas placas
(bainita inferior)
A fotomicrografia (a) apresenta uma
estrutura bainítica superior com finíssimas
agulhas de ferrita e (b) apresenta uma estrutura
bainítica inferior com partículas alongadas de
cementita formadas no interior das placas de
ferrita
CURVA DE UM TRATAMENTO ISOTÉRMICO
CURVA DE UM TRATAMENTO ISOTÉRMICO
Considerando o diagrama de
transformação isotérmica para uma liga
ferro-carbono com composição eutetóide,
especifique a natureza da microestrutura
final(em termos dos microconstituintes
presentes e das porcentagens aproximadas)

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