CAP 11 - MICROESTRUTURAS

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1 CAP 11 - MICROESTRUTURAS Smith cap 9 Microestrutura: arranjo geométrico dos grãos e fases num material Parâmetros: quantidade, tamanho, forma e distribuição Observação: microscópio óptico (até 2000x) ou microscópio electrónico (até 50000x) Previsão: diagramas de fases diagramas de transformação ME.1

2 DECOMPOSIÇÃO ISOTÉRMICA Pb-Sn Tx Segregação (precipitação) = f (nucleação, crescimento) Tx Crescimento = f (difusão) ME.2

3 PRECIPITAÇÃO SOL SOBRESSATURADA PRECIPITAÇÃO EM LIMITES DE GRÃO Dispersão densa e fina de precipitados na matriz metálica. ME.3

4 Diagrama Fe- Fe 3 C Aço-carbono: Fe 0,03 1,2% C 0,25 1,0% Mn Si, P, S L(0,53%C ) + δ(0,09%c ) γ (0,17%C ) 1149º C L( 4,3%C ) γ ( 2,08%C ) + Fe 723º C 1495º C γ (0,8%C ) α(0,02%c ) + Fe 3 3 C(6,67%C ) C(6,67%C ) ME.4

5 MICROESTRUTURAS NO AÇO Perlite (Pearlite) 650 x ME.5

6 Estrutura Perlítica 2500x Perlite: mistura lamelar de ferrite e cementite, formada por decomposição da austenite eutectóide. Cementite, Fe 3 C (carbide) ME.6

7 Micoestruturas aços hipo e hiper-eutectóides Austenitização Pró-eutectóide hipoeutectóide hipereutectóide ME.7

8 TRANSFORMAÇÃO EUTECTÓIDE x 500 Hipoeutectoide Hipereutectóide ME.8

9 MARTENSITE Martensite: fase metaestável Solução sólida sobressaturada de C intersticial no Fe CCC ou tetragonal de corpo centrado (CCC distorcida). Transformação rápida, sem tempo para difusão. Obtido por arrefecimento mto rápido em água (têmpera). Dureza, fragilidade. Farripas placas ME.9

10 BAINITE Bainite: produto da decomposição da austenite Estrutura intermédia entre austenite e perlite. estrutura não-lamelar, ferrite-alfa e Fe 3 C Bainite superior: ºC Bainite inferior: ºC ME.10

11 CURVAS DE TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA AÇO EUTECTÓIDE Diagrama de transformação isotérmica ME.11

12 CURVAS DE TRANSFORMAÇÃO ISOTÉRMICA AÇO HIPO-EUTECTÓIDE (0,47%C 0,57% Mn) ME.12

13 DIAGRAMAS DE ARREFECIMENTO CONTÍNUO DIAGRAMAS TTT Temperatura, tempo, Transformação Desvio para: tempos mais longos T mais baixas ME.13

14 TÊMPERA Austenitização: tratamento térmico do aço na zona de estabilidade da austenite de forma a transformar a estrutura do aço em austenite Têmpera (quenching) : arrefecimento rápido de um aço austenitizado de forma a promover a formação de estruturas endurecidas, nomeadamente martensite. Recozimento (annealing) ME.14

15 RECOZIMENTO (Annealing) Recozimento completo full annealing Recozimento parcial (alívio de tensões) process annealing Aquecimento 40º C acima da linha austenite-ferrite Arrefecimento em forno (completo) ao ar (parcial, normalização) ME.15

16 DIAGRAMAS TTT ME.16

17 REVENIDO (Tempering) Aquecimento abaixo da T de transformação eutectóide Torna o aço mais macio e mais dúctil (martensite revenida). Martensite carboneto de Fe em matriz de ferrite ME.17

18 DUREZA DOS AÇOS ME.18

19 ALTERAÇÃO DAS MICROESTRUTURAS 1. COALESCÊNCIA Mecanismo: dissolução dos precipitados + difusão + precipitação ME.19

20 ALTERAÇÃO DAS MICROESTRUTURAS 2. ESFEROIDIZAÇÃO PERLITE Força motriz: diminuição da área. Efeito na tenacidade, etc ESFEROIDITE (24h a 700ºC) Cementite- Fe-α ME.20

21 ENDURECIMENTO - PRECIPITAÇÃO Formação de dispersão fina e densa de precipitados Dificultam movimento de deslocações Resistência mecânica aumentada. ME.21

22 ENVELHECIMENTO ME.22

23 ENVELHECIMENTO Ex: liga Al- 4%Cu 1. Tratamento térmico de solubilização a 515ºC 2. Têmpera com água a T ambiente 3. Envelhecimento a ºC ME.23

24 AÇOS INOX 1. FERRÍTICOS Ligas binárias Fe-Cr (12-30% Cr) Ferrite-α (CCC); Cr (CCC) Cr alarga extensão da fase alfa e reduz gama Carbonetos: resistência à corrosão moderada Boa resistência ao calor; Baixo preço (sem Ni) 2. MARTENSÍTICOS Fe-Cr; 12 17% Cr; 0,15 1,0% C (estrutura martensítica por têmpera) Excelente resistência mecânica e dureza Menor resistência à corrosão ME.24

25 AÇOS INOX 3. AUSTENÍTICOS Fe-Cr-Ni 16-25% Cr ; 7-20% Ni Níquel: CFC Elevada capacidade de deformação Melhor resistência à corrosão (carbonetos em solução sólida) Risco: precipitação de carbonetos de Cr (Cr 23 C 6 ) Abaixamento para 0,03% C (304 L) ME.25