Mec. de Endur. - 6 - Trans. Martensítica

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