Sistema Fe-C [Modo de Compatibilidade]

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TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Definição
• aços: ligas ferrosas com até ~ 2,1%C
• ferros fundidos: ligas ferrosas com mais de 2,1%C
teor de carbono
baixo carbono – até 0,25%C
médio carbono – 0,25%C a 0,50%C
alto carbono – acima de 0,50%C
Classificação
• SAE / AISI (Society of Automotive Engineers / American Iron and Steel Institute)
• DIN (Deutsches Institut für Normung)
• UNS (Uniforme Numbering System)
elementos presentes
aços-carbono
aços ligados baixa liga
alta liga
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
SAE / AISI
• aços alta liga – aços inoxidáveis
• aços carbono e baixa liga
X X X
classe
4XX
3XX
4XX
Número SAE ou AISI Classe
Ferríticos
Austeníticos
Martensíticos
Composição
<0,2%C, 12% a 25%Cr
<0,15%C, 12%-25%Cr, 8%-20%Ni
<0,1-1,0%C, 12% a 18%Cr
• aços alta liga – aços ferramenta
X X X X
%Celementos
de liga
... ...
X X
classe 
elementos
de liga
WX
HX
PX
Classe SAE ou AISI Classe
Aços ferramenta temperáveis em água
Aços ferramenta para trabalho a quente
Aços ferramenta para moldes... ...
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Fases Presentes nas Ligas Fe-C
• ferrita ou fase a • austenita ou fase g • cementita ou Fe3C
Fe
C
Fe
C
Fe
C
Cmáx. = 0,02% (727°C)
macia e dúctil
Cmáx. = 2,11% (1147°C)
± resistente/dura e dúctil 
Cmáx. = 6,67%
muito resistente/dura e frágil
estrutura cúbica de
corpo centrado CCC
estrutura cúbica de
faces centradas CFC
estrutura
ortorrômbica
Reações Invariantes
L0,54%C + d0,10%C g0,18%C 
1495°C
L4,30%C g2,11%C + Fe3C6,67%C 
1148°C
g0,77%C a0,02%C + Fe3C6,67%C 
727°C
• peritética
• eutética
• eutetóide
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 1 2 3 4 5 6
Composição (% Carbono)
T
em
pe
ra
tu
ra
 (°
C
)
a + Fe3Ca, ferrita
g , austenita
g + Fe3C
Fe3C, cementita
L
a
+ g
0,02%
0,77% 727°C
g + L
L + Fe3C
912°C
1394°C
1538°C
4,30%2,11% 1148°C
d
1495°C
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Diagrama de Fases Fe-C
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Aço Eutetóide
Perlita
ferrita (87,5%) + cementita (12,5%)
propriedades intermediárias
constituinte
20mm
aço eutetóide - 0,77%C
colônias 
de perlita
cementitaferrita
20mm
aço hipoeutetóide - 0,38%C
perlita
ferrita
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Aço Hipoeutetóide
10mm
aço hipereutetóide - 1,40%C
perlita
cementita
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Aço Hipereutetóide
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
% Fases x %Carbono – exemplo aços hipoeutetódeis
0,3%C
62mm
0,1%C
62mm
0,5%C
62mm
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Propriedades Mecânicas x %Carbono
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Determinação da Composição e da Quantidade das Fases
• %C em cada fase - regra da horizontal
• % de cada fase - regra da alavanca
%C fase a: Ca
%C fase b: Cb
% fase a = CE – Cb
Ca – Cb
% fase b = Ca – CE
Ca – Cb
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Elementos de Liga no Aço
• solução sólida
• carbonetos
• inclusões intermetálicas
• compostos intermetálicos
Efeito dos Elementos de Liga no Aço/Diagrama Fe-C 
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
• elementos gamagêneos
• elementos alfagêneos
manganês cromo
Efeito dos Elementos de Liga no Aço/Diagrama Fe-C 
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
silício molibdênio
Efeito dos Elementos de Liga no Aço/Diagrama Fe-C 
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
temperatura eutetóide teor de carbono
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Brancos Eutéticos
Ledeburita
fundo de cementita + 
glóbulos de perlita (austenita)
constituinte 
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 1 2 3 4 5 6
Composição (% Carbono)
T
em
pe
ra
tu
ra
 (°
C
)
a + Fe3C
a, ferrita
g, austenita
g + Fe3C
Fe3C, cementita
L
a
+ g
0,02%
0,77% 727°C
g + L
L + Fe3C
912°C
1394°C
1538°C
4,30%2,11% 1148°C
d
1495°C
FF branco eutético- 4,30%C
ledeburita
perlita
cementita
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos 
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Brancos Hipoeutéticos e Hipereutéticos
500
700
900
1100
1300
1500
1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5
Composição (% Carbono)
T
em
pe
ra
tu
ra
 (°
C
)
a + Fe3C
g
g + Fe3C
L
727°C
g + L
L + Fe3C
4,30%2,11% 1148°C
FF branco hipoeutético
perlita
ledeburita
FF branco hipereutético
ledeburita
cementita
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Brancos
Eutético (4,30%C) Hipoeutético (<4,30%C) Hipereutético (>4,30%C)
ledebutrita ledebutritaperlita ledebutritacementita
25mm 25mm 90mm
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Cinzentos
exemplo: FF cinzento
Fe-C-Si – 2%Si
Fe3C 3Fe + C 
• ligas ternárias Fe-C-Si
• decomposição da cementita
grafita em veios
20mm
ferrita + grafita
ferrita + 
austenita
+ grafita
austenita
+ ferrita
austenita + grafita
austenita + líquido
líquido
líquido
+ grafita
austenita
ferrita
% Carbono
T
em
pe
ra
tu
ra
 °
F
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Cinzentos
exemplos: FF cinzento
2,3%, 3,5%, 5,2%, 7,9%Si
• carbono equivalente 
Cequiv = %C + 1/3%Si
Cequiv = %C + 1/3(%Si + %P)
liga eutética: Cequiv = 4,3%
liga hipoeutética: Cequiv < 4,3%
liga hipereutética: Cequiv > 4,3%
Ferros Fundidos Cinzentos
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Cinzentos
20mm 20mm
grafita
perlitagrafita ferrita
FF cinzento ferrítico FF cinzento perlítico
Ferros Fundidos Cinzentos
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Cinzentos
grafita
perlita
grafita
perlita ferrita
perlita
cementita grafita
50mm 50mm 50mm
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Nodulares ou Dúcteis
• ferros fundidos com adição de magnésio e/ou cério
Fe3C 3Fe + C 
• decomposição da cementita
grafita em nódulos
50mm
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Nodulares ou Dúcteis
20mm 20mm
grafita
perlitagrafita ferrita
TRATAMENTOS TÉRMICOS Sistema Ferro-Carbono
Ferros Fundidos Maleáveis
• ferros fundidos brancos tratados termicamente
grafita em cachos
100mm
ferrita