Mec. de Endur. - 6 - Trans. Martensítica
70 pág.

Mec. de Endur. - 6 - Trans. Martensítica


DisciplinaMetalurgia Mecânica145 materiais1.907 seguidores
Pré-visualização3 páginas
Prof. Luiz Cláudio Cândido
MECANISMOS DE ENDURECIMENTO
Prof. Leonardo Barbosa Godefroid
candido@em.ufop.br leonardo@em.ufop.br
ENDURECIMENTO POR TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA
Endurecimento por transformação martensítica
1 \u2013 Características básicas da transformação martensítica
2 \u2013 Morfologia e estrutura da martensita
3 \u2013 Nucleação e crescimento
4 \u2013 Endurecimento da martensita
5 \u2013 Efeitos mecânicos
6 \u2013 Efeito memória de forma
ENDURECIMENTO POR TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA
\uf0f0 Transformação martensítica:
a) Existe uma relação de orientação entre a fase inicial e a fase final.
b) Existe um plano, chamado de \u201cplano de hábito\u201d, comum à estrutura transformada e à estrutura não
transformada.
c) A estrutura transformada é distinta da estrutura originária.
d) A transformação depende da temperatura, mas não do tempo.
e) Existe uma direção de deslocamento dos átomos, direção esta menor do que a distância
 interatômica.
Características básicas da transformação martensítica
Características básicas da transformação martensítica
Transformações de fase:
\uf0fc Transformações por difusão de átomos (condições de equilíbrio).
\uf0fc Transformações por escorregamento (militares) \u2013 transformação 
martensítica.
austenite
ferrite
cementite
A3
(A1)
Allotropes of iron in three dimensions
Apresentação esquemática de uma curva CCT (tracejado) sobreposta à curva TTT do mesmo aço (linhas sólidas). 
A velocidade necessária para evitar o \u201cnariz\u201d da curva TTT não é, exatamente, a velocidade crítica para garantir a 
formação de martensita. Alguns pontos do diagrama TTT seriam inacessíveis através de resfriamento contínuo.
\uf0b2 Exemplos de sistemas transformáveis:
Liga Mudança Estrutural
Co; Fe-Mn; Fe-Cr-Ni
Fe-Ni
Fe-C; Fe-Ni-C; Fe-Cr-C; Fe-Mn-C
In-Tl; Mn-Cu
Li; Zr; Ti; Ti-Mo; Ti-Mn
Cu-Zn; Cu-Sn
Cu-Al
Au-Cd
ZrO2
 CFC HC
 CFC CCC
 CFC TCC
 CFC TFC
 CCC HC
 CCC TFC
 CCC HC
 CCC ortorrômbico
 tetragonal monoclínico
a) aço com 1,4% C ou menos
 \uf0e0 KURDJUMOV e SACHS (1930)
plano de hábito \uf0e0 (225)
(111)A / / (011)M
101 A / / 111 M
b) ligas Fe - Ni - C
\uf0e0 NISHIYAMA (1934)
plano de hábito \uf0e0 (259)
(111)A / / (011)M
112 A / / 011 M
Exemplos de plano de hábito e de relação de transformação: 
Exemplos de sistemas transformáveis:
Características básicas da transformação martensítica
Planos de hábito da martensita em vários tipos de aços.
Características básicas da transformação martensítica
A martensita é sempre coerente com a rede cristalina da matriz. Ela cresce em planos e 
direções preferenciais, de tal forma a causar a menor distorção da rede.
Características básicas da transformação martensítica
Transformation twins (Wayman)
Características básicas da transformação martensítica
Representação da formação da martensita mediante: (a) cisalhamento homogêneo e (b) deslizamento heterogêneo.
Características básicas da transformação martensítica
\uf0f0 Morfologias:
a) lenticular - forma de lentes
b) ripa - blocos justapostos em forma de placas
 Martensita lenticular em
 Fe-30%Ni.
 Martensita em ripas em
 aço baixo C.
Estas morfologias dependem da composição da liga, da estrutura cristalina, e das condições nas quais a martensita é formada.
c) acicular - forma de agulhas
Morfologia e estrutura da martensita
Martensita acicular em aço
inoxidável AISI 304.
\uf0f0 Morfologias:
Morfologia e estrutura da martensita
Deformation bands in the surface layer of the machined samples (steel AISI 304L) at (a) 130m/min etched 
with Beraha, (b) 175m/min etched Vilela, (c) 220m/min etched Vilela, and (d) 260m/min electrolytically 
polished. 
c) acicular - forma de agulhas
Várias formas de mostrar a 
transformação martensítica:
Martensite
50 m
A transformação martensítica CFC \uf0f0 CCC no ferro.
Morfologia e estrutura da martensita
austenite
Morfologia e estrutura da martensita
A transformação martensítica CFC \uf0f0 CCC no aço 0,8%C.
Morfologia e estrutura da martensita
Curva TTT esquemática de um aço Fe-C eutetóide. 
Como ocorre nucleação de cementita e de ferrita a diminuição da temperatura de transformação até a temperatura onde 
ocorre a taxa máxima da nucleação tem dois efeitos:
(i) reduz o espaçamento entre as lamelas de perlita, conduzindo à formação de perlita cada vez mais \u201cfina\u201d e 
(ii) reduz o tamanho das colônias de perlita.
(a) e (c) Aço eutetóide resfriado lentamente do campo austenítico. Perlita. (b) e (d) aço eutetóide resfriado ao ar do campo 
austenítico. Perlita. Observa-se a diferença de espaçamento lamelar e de tamanho das colônias de perlita. Ataque: Nital 2%. 
(a) Curva TTT (tempo-temperatura-transformação) para um aço de teor de C extra baixo, que transforma de austenita para ferrita, 
sem formação de cementita.
A linha 1% é o lugar geométrico dos pontos em que 1% da austenita (cinza) transformou em ferrita (branco) (início de transformação). 
A linha 99% é o lugar geométrico dos pontos em que 99% da austenita se transformou em ferrita (fim de transformação).
(b) Curvas de fração transformada em função do tempo, para duas temperaturas T1 e T2.
As micrografias esquematizadas indicam que, para a mesma microestrutura austenítica inicial, há mais pontos de nucleação na 
temperatura T2, próximo ao \u201cnariz\u201d da curva do que na temperatura T1. A maior nucleação, em uma transformação como esta, que 
prossegue até consumir toda a matriz, resulta em um tamanho de grão ferrítico muito fino.
(a) Diagrama CCT, temperatura versus tempo, para um aço com C = 0,39%, Mn = 1,45% e Mo = 0,49%.
Cada velocidade de resfriamento é representada por uma curva sobre a figura T vs t. 
Os valores de dureza final obtidos são, frequentemente, indicados para cada taxa de resfriamento.
(b) Diagrama CCT, temperatura versus taxa de resfriamento para um aço com C = 0,38%, Mn = 0,60%.
Cada velocidade de resfriamento é representada por uma linha vertical sobre o gráfico T vs dT/dt. 
Apresentação esquemática de uma curva CCT (tracejado) sobreposta à curva TTT do mesmo aço (linhas sólidas). 
A velocidade necessária para evitar o \u201cnariz\u201d da curva TTT não é, exatamente, a velocidade crítica para garantir a 
formação de martensita. Alguns pontos do diagrama TTT seriam inacessíveis através de resfriamento contínuo.
Curva CCT determinada por dilatometria de um aço experimental C = 0,78%, Si = 1,60%, Mn = 2,02, Mo = 0,24%, 
Cr = 1,01%, Co = 3,87% e Al = 1,37%. Os pontos pretos indicam a dureza em HV (eixo da direita). 
As cruzes indicam início e fim de transformação medidos (ver as microestruturas correspondentes a seguir).
A taxa de resfriamento está indicada em °C/s no alto do gráfico, para cada curva.
Microestruturas selecionadas dos corpos de prova utilizados para o levantamento da curva CCT da figura anterior. 
A amostra (a) é composta apenas por martensita (e austenita residual (retida), possivelmente, em função da temperatura M i
medida). Nas amostras (b) e (c) observam-se perlita e martensita (possivelmente, há austenita retida, também). A perlita 
nucleou na austenita, principalmente em contornos de grão. Observa-se a forma de \u201cnódulos\u201d das colônias de perlita.
A austenita que não se transformou em perlita transforma-se em martensita ao atingir a temperatura Mi. Com velocidades 
inferiores a 0,1°C/s observou-se apenas perlita, isto é, toda a austenita se transforma em perlita. O espaçamento 
interlamelar da perlita é mais fino com as maiores velocidades de resfriamento, como indicado pelas amostras (e) e (h). 
A perlita escurece, no ataque,