DIAGRAMA Fe e Fe3C novo

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DIAGRAMA DE FASES 
FERRO - CARBONO 
LIGAS FERROSAS
FERRO COMERCIALMENTE PURO: teor de carbono < 0,008%p.
AÇOS: teor de carbono até 2,11%p.
FERRO FUNDIDO: teor de carbono acima de 2,11%p.
LIGAS FERROSAS - FERRO FUNDIDO
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 ferro fundido cinzento, apresenta C quase todo combinado.
Ferro Fundido Maleável: apresenta grafita na forma de rosetas, devido a um tratamento térmico especial aplicado no ferro fundido branco.
Ferro Fundido Nodular: apresenta grafita na forma esferoidal, devido a um tratamento de nodulização, realizado com o material ainda líquido.
SISTEMA FERRO-CARBONO
Sistema de liga binário mais importante, sendo os materiais mais utilizados pelo homem.
O diagrama 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 (equilíbrio).
As “Taxas de Resfriamento” provocam o surgimento de estruturas adicionais (fora do equilíbrio), não previstas nestes diagramas!!!
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O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
Representa ligas com teor de C de até 6,7%.
O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
Fases sólidas presentes:
FERRITA: solução de carbono em Ferro- (alfa) (CCC). Apresenta solubilidade de 0,008%p de C a temperatura ambiente e no máximo , 0,02%p a 727 ºC. Apresenta boa plasticidade. É dúctil, baixa dureza e elevado alongamento
AUSTENITA: solução de carbono em Ferro-γ (gama) (CFC). Consegue dissolver um teor de C maior que a ferrita (até 2,11%p a 1148 ºC), não magnético. 
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O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
Fases sólidas presentes:
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, sendo responsável pela alta dureza dos aços de alto carbono.
FERRO-δ (delta): solução de carbono em ferro com estrutura CCC, existente a altas temperaturas (1394°C) .
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O DIAGRAMA DE FASES FERRO - CARBETO DE FERRO (Fe-Fe3C)
Temperatura, ºC
Composição, %p C
1
2
3
4
5
6
6,7
0
1600
1400
1200
1000
800
600
400
L
Fe3C 
γ + L
L + Fe3C
 + Fe3C
γ + Fe3C
γ, austenita
 + γ 

δ
4,30
2,14
0,76
912 ºC
1394 ºC
1538 ºC
727 ºC
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
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O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO
Temperatura,ºC
Composição, %p C
1
2
3
4
5
6
6,7
0
1600
1400
1200
1000
800
600
400
C
D
E
F
S
P
K
4,30
Liquidus
Liquidus
L
2,14
1148 ºC
Solidus
Solidus
γ + L
L + Fe3C
0,76
A3
Acm
γ, austenita
, ferrita
0,022
727 ºC
A1
Fe3C, cementita 
 + γ 
γ + Fe3C
 + Fe3C
AUSTENITA
 CFC
 Não-magnética
CEMENTITA
 Frágil
 Resistente
FERRITA
 CCC
 Boa plasticidade
REAÇÃO EUTÉTICA (1148ºC)
L(4,3%p) (2,14%p) + Fe3C(6,7%p)
%p C(Fe3C) = mC/(mC + mFe) = 12(12 + 3 x 55,8) = 6,7
REAÇÃO EUTETÓIDE (727ºC)
(0,76%p) (0,022%p) + Fe3C(6,7%p)
A
B
G
Q
1394 ºC
1538 ºC
912 ºC
Fe- (CCC)
Fe-γ (CFC)
Fe-δ (CCC)
Q
G
B
A
→
→
→L (FUSÂO)
tempo
Temperatura, ºC
Transformações do Fe PURO
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REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO DOS AÇOS
Fe3C, cementita 
Temperatura, ºC
Composição, %p C
1
2
3
4
5
6
6,7
0
1600
1400
1200
1000
800
600
400
L
Fe3C 
 + Fe3C
γ + Fe3C
γ + L
L + Fe3C
γ, austenita
 + γ 

δ
4,30
2,14
0,76
0,022 
912 ºC
1394 ºC
1538 ºC
727 ºC
 + Fe3C

0,76
727 ºC
γ + Fe3C
 + Fe3C
 
 + γ
γ
0,022
resfriamento 
aquecimento
γ(0,76 %p C)
(0,022 %p C) + Fe3C( 6,7 %p C)
REAÇÃO EUTETÓIDE DOS AÇOS (a 727 ºC)
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AÇO EUTETÓIDE
 + γ
γ
γ
γ
γ
γ + Fe3C
 + Fe3C

727 ºC
Fe3C

Temperatura (ºC)
1,0
2,0
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Composição, %p C
AÇO EUTETÓIDE (0,76%p C)
0,76
REAÇÃO EUTETÓIDE
6,7
CFe3C = 6,7
C = 0,022
PERLITA
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AÇO EUTETÓIDE: PERLITA
PERLITA
Cementita
Ferrita
DESENVOLVIMENTO DAS MICROESTRUTURAS EM LIGAS FE-C
C
C
Fe3C



C
C
C
C
C
γ
Direção do crescimento da perlita
Fe3C
Mecanismo de formação da PERLITA a partir da AUSTENITA:
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AÇO HIPOEUTETÓIDE
 + γ
γ
γ + Fe3C
 + Fe3C

727 ºC
Temperatura (ºC)
1,0
2,0
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Composição, %p C
AÇO HIPOEUTETÓIDE (<0,76%p C)
6,7
PERLITA = Fe3C + -eutetóide
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
 pró-eutetóide
REAÇÃO EUTETÓIDE
C0
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AÇO HIPOEUTETÓIDE: PERLITA + FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE
Aço hipoeutetóide com 0,38 %C. Ferrita pró-eutetóide (grãos claros) e perlita (grão lamelares)
PERLITA
FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE
AÇO HIPEREUTETÓIDE
 + γ
γ
γ + Fe3C
 + Fe3C

727 ºC
Temperatura (ºC)
1,0
2,0
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Composição, %p C
AÇO HIPEREUTETÓIDE (>0,76%p C)
0,76
6,7
PERLITA =  + Fe3C-eutetóide
γ
γ
γ
γ
REAÇÃO EUTETÓIDE
C0
γ
γ
γ
γ
γ
Fe3C pró-eutetóide
γ
γ
γ
γ
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AÇO HIPEREUTETÓIDE: 
Perlita + Cementita Pró-eutetóide
Aço hipereutetóide com 1,4 %C. Perlita (grão lamelares) e Cementita pró-eutetóide (rede clara nos contornos da perlita)
Rede de cementita, dura e frágil, reduz a tenacidade material, favorecendo a propagação de trincas.
PERLITA
CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE
DESENVOLVIMENTO DAS MICROESTRUTURAS EM LIGAS FE-C
Microconstituintes e fases formadas durante o resfriamento em condições de equilíbrio
	AÇO	%p C	Microconstituintes	Fases
	Hipoeutetóide	< 0,76	Ferrita pró-eutetóide + perlita	Ferrita () e Cementita (Fe3C)
	Eutetóide	= 0,76	Perlita	Ferrita () e cementita (Fe3C)
	Hipereutetóide	> 0,76	Cementita pró-eutetóide + perlita	Ferrita () e cementita (Fe3C)
REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO DOS FERROS FUNDIDOS
Fe3C, cementita 
Temperatura, ºC
Composição, %p C
1
2
3
4
5
6
6,7
0
1600
1400
1200
1000
800
600
400
L
Fe3C 
 + Fe3C
γ + Fe3C
γ + L
L + Fe3C
γ, austenita
 + γ 

δ
4,30
2,14
0,76
0,022 
912 ºC
1394 ºC
1538 ºC
727 ºC
γ + Fe3C
L + Fe3C
γ + L 
L 
1148 ºC 
4,3 %p C
1148 ºC
resfriamento 
aquecimento
L(4,30 %p C)
γ(2,11 %p C) + Fe3C( 6,7 %p C)
REAÇÃO EUTÉTICA DOS FERROS FUNDIDOS (a 1148 ºC)
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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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FIM