muito mais rapidamente que a martensita (ver figuras (b) e (c)). Ataque: Nital 2%. 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 “nódulos” 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, muito mais rapidamente que a martensita (ver figuras (b) e (c)). Ataque: Nital 2%. 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 “nódulos” 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, muito mais rapidamente que a martensita (ver figuras (b) e (c)). Ataque: Nital 2%. Teorias que explicam a transformação: WECHSLER - LIEBERMAN – READ (1953) BOWLES - MACKENZIE (1954) Distorção de Bain de uma célula CFC se transformando numa célula CCC. A célula TCC é delineada em (A), e mostrada sozinha em (B). A distorção de Bain converte (B) em (C). a) distorção de BAIN transformação da célula original para a célula final, mas sem aparecimento de plano de hábito; b) deformação cisalhante, que mantém a simetria da rede e, em combinação com a distorção de BAIN, produz um plano não distorcido; c) rotação da rede transformada de tal forma que o plano de hábito tenha a mesma orientação no espaço na célula inicial e final. Morfologia e estrutura da martensita (b) Distorção de Bain de uma célula CFC se transformando numa célula CCC. A célula TCC é delineada no interior da célula CFC, e posteriormente mostrada sozinha. A distorção de Bain converte a célula TCC na célula CCC. Morfologia e estrutura da martensita (a) As células unitárias CFC e CCC para o ferro. A estrutura da martensita em um aço com 0,8%C. Durante a transformação, os átomos de C vão se alojar nos interstícios da rede do Fe. Com o resfriamento rápido, esta configuração fica “congelada”, e a solução sólida resultante estará super-saturada, implicando em alongamento numa direção e contração nas outras direções. Como conseqüência, tem-se a célula TCC, uma estrutura fortemente tensionada. Morfologia e estrutura da martensita Aparecimento da martensita: nucleação e crescimento. Força matriz: abaixamento da energia livre. Nucleação duas teorias: a) amolecimento da rede: vibrações térmicas se propagam como ondas; se existe uma direção e um plano para fácil propagação, ocorre o colapso da rede. b) modelo de OLSON - COHEN (1976): a martensita nucleia-se a partir de heterogeneidades, como é o caso da nucleação por d ifusão; estas heterogeneidades seriam locais de alta deformação, como é o caso de d iscordâncias. Crescimento: b) Segundo MEYERS (1980), ocorre em duas direções: longitudinal e transversal, através da propagação de ondas. a) Em altas velocidades (1km/ s) e independente da temperatura. Nucleação e crescimento Crescimento de lentes de martensita por propagação de ondas: (a) propagação longitudinal ao longo do plano xz numa velocidade vlt, a partir de um núcleo. (b) propagação transversal com velocidade vst perpendicular ao plano de hábito (direção oy). Nucleação e crescimento Nucleação e crescimento de lentes de martensita na estrutura do ferro, a partir de contornos de grãos. Nucleação e crescimento Nucleação: modelo de KAUFMANN-COHEN (1958) Admite-se que os núcleos têm uma interface semicoerente com a matriz, e que esta interface contém discordâncias sob a forma de anéis paralelos, que acomodam o núcleo na matriz envolvente. Nestas condições, o crescimento ocorrerá por nucleação de novos anéis, que são incorporados na interface, provocando o seu crescimento. Nucleação e crescimento Nucleação: modelo de OLSON-COHEN (1976) (a) Uma discordância na rede CFC. (b) Dissociação da discordância, gerando uma falha de empilhamento. (c) Relaxação da falha na rede CCC, formando novas dissociações na interface da falha. (d) Estrutura final da falha. Nucleação e crescimento • O endurecimento da martensita está intimamente ligado à distorção da rede. As discordâncias vão encontrar muita dificuldade para se moverem através desta estrutura fortemente tensionada. Endurecimento da martensita Contribuições para o endurecimento da estrutura martensítica: a) fina estrutura de maclação desenvolvida ou elevada densidade de discordâncias produzida; b) redistribuição de átomos de soluto na solução sólida e formação de precipitados. Endurecimento da martensita Segundo WILLIAMS e THOMPSON (1981), as contribuições para a resistência da martensita em um aço com 0,4%C são distribuídas da seguinte maneira: Mecanismo u (MPa) % Endurecimento por contorno de grão 620 28 Densidade de discordâncias 270 12 Solução sólida do carbono 400 18 Rearranjo do carbono na têmpera (atmosfera de Cottrell, efeito Snoek, aglomeração, precipitação) 750 33 outros efeitos 200 9 Total 2.240 100 Estes efeitos não são necessariamente aditivos; entretanto, este esquema simplificado mostra as várias contribuições. Endurecimento da martensita Obs.: O ordenamento Snoek consiste na reorientação de um sistema de “defeitos” pontuais de simetria tetragonal ou inferior aleatoriamente distribuídos no campo de tensão de uma discordância. Átomos intersticiais podem formar “atmosferas de Snoek” com mais facilidade que “atmosferas de Cotrell” em martensitas ferrosas. A formação da “atmosfera de Cotrell” também ocorre na martensita e produz tanto envelhecimento estático (como a “atmosfera de Snoek”) quanto dinâmico. Uma placa de martensita introduz, ao seu redor, deformações macroscópicas. Estas deformações podem ser decompostas em um campo dilatacional e em um campo cisalhante. Ambas irão interagir com o campo de tensões externo. Exemplo: um risco original numa amostra apresenta um desvio da linearidade, quando a amostra apresenta transformação martensítica. Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos PATEL e COHEN (1953): tensões normais não afetam tensões cisalhantes, e por isto uma grande quantidade de energia é requerida para a transformação, quando atua um campo hidrostático. Por outro lado, tanto a tração como a compressão uniaxial possuem componentes cisalhantes, daí a menor quantidade de energia requerida. A tranformação martensítica pode ser induzida pela aplicação de um esforço externo: a) Se ela ocorre na região elástica, diz-se que a martensita é induzida por tensão; b) Se ela ocorre na região plástica, diz-se que a martensita é induzida por deformação. Exemplo: liga Fe-Ni-C testada acima de Ms mostrando a formação da martensita na região elástica: Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos Efeitos mecânicos