Tecnologia dos Materiais IV DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO- CARBONO

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1 Tecnologia dos Materiais IV DIAGRAMA UNIDADE DE EQUILÍBRIO FERRO- CARBONO 1

2 CONTEÚDO DESTA UNIDADE Introdução. Definições: Aços Carbono. Aços Liga. Ferro Fundido Diagrama de Equilíbrio Fe-C: Reações na Faixa de Composição dos Aços. Reações na Faixa de Composição dos Ferros Fundidos. Fatores que Influenciam na Posição das Linhas de Transformação do Diagrama de Equilíbrio Fe-C. 2

3 INTRODUÇÃO Sistema de liga binário mais importante, sendo os materiais mais utilizados pelo homem. O diagrama de equilíbrio Fe-Cpermite uma melhor compreensão desses materiais e dos tratamentos térmicos a que são submetidos normalmente. Os diagramas de equilíbrio mostram as estruturas que se formam sob condições de resfriamento LENTO. Os diagramas de fases não indicam o tempo necessário para que uma transformação ocorra As taxas de resfriamento encontradas na prática provocam o SURGIMENTO DE ESTRUTURAS ADICIONAIS, não previstas nestes diagramas. 3

4 O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO- CARBONO Tecnologia dos Materiais Representa ligas com teor de carbono de até 6,7%p. FASES SÓLIDAS PRESENTES: FERRITA:solução de carbono em FERRO-(CCC). Apresenta solubilidade de 0,008%p de Ca temperatura ambiente e de no máximo, 0,02%p a 727 ºC. Apresenta boa plasticidade. AUSTENITA:solução de carbono em FERRO-(CFC). Consegue dissolver um teor de Cmuito mais alto do que a ferrita (até 2,11%p a 1148 ºC). Não-magnético. CEMENTITA: (Fe 3 C)composto intermediário, o CARBETO DE FERRO, é representado por uma linha vertical passando pela composição de 6,7%p C. É muito DUROe FRÁGIL. FERRO-δ:solução de carbono em ferro com estrutura CCC, existente a altas temperaturas. 4

5 O diagrama de equilíbrio ferrocarbono Tecnologia dos Materiais Temperatura a, ºC 1600 A B J δ 1400 N 1394 ºC G Fe 0, austenita 1538 ºC 0,08 %C 2, ºC A 3 P Q AÇOS S 0,76 0,022 + L E 2, Fe 3 C C Solidus 4,30 FERROS FUNDIDOS %C 2,11 + Fe 3 C A 1 L D L + Fe 3 C 1148 ºC 727 ºC ,7 Composição, %p C F K Fe 3 C 5

6 O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO- CARBONO SIMPLIFICADO Tecnologia dos Materiais 1538 ºC Temperatur ra,ºc +, ferrita ºC A B Transformações do Fe PURO L + L 1200 E C 1000 G 800 P , austenita A 3 0,022 L + Fe 3 C 2,14 Solidus 4, ºC AUSTENITA CFC + CEMENTITA Fe 3 C Não-magnética REAÇÃO EUTÉTICA Frágil (1148ºC) S L(4,3%p) FERRITA (2,14%p) AResistente ºC CCC Fe 3 C(6,7%p) 0,7 REAÇÃO EUTETÓIDE (727ºC) tempo 6 (0,76%p) Boa plasticidade + Fe 3 C (0,022%p) + Fe 3 C(6,7%p) 912 ºC Q ,7 Composição, %p C D F K Fe 3 C, cementita 6

7 REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO DOS AÇOS Tecnologia dos Materiais Temperatura a, ºC δ 1394 ºC 1538 ºC REAÇÃO EUTETÓIDE DOS AÇOS (a 727 L ºC) resfriamento + L Fe 3 C (0,76 %p C) (0,022 %p C) + Fe C( 6,7 %p C) aquecimento L + Fe 3 C 0, , austenita 912 ºC 0,76 + 2,14 + Fe 3 C + 4,30 + Fe 3 C 0, ºC 0, ºC Fe 3 C, cementita + Fe 3 C + Fe 3 C ,7 Composição, %p C + Fe 3 C 7

8 AÇO EUTETÓIDE AÇO EUTETÓIDE (0,76%p C) Fe 3 C REAÇÃO 900 EUTETÓIDE ºC 700 Temperatura a (ºC) C = 0,022 Fe 3 C PERLITA + Fe 3 C 1,0 2,0 6,7 0,76 Composição, %p C C Fe3C = 6,7 8

9 AÇO EUTETÓIDE: PERLITA PERLITA 9

10 Perlita Mecanismo de formação da PERLITA a partir da AUSTENITA: C C Direção do C crescimento da Fe 3 C perlita Fe 3 C C C C C 10

11 AÇO HIPOEUTETÓIDE AÇO HIPOEUTETÓIDE (<0,76%p C) Temperatura a (ºC) Fe 3 C C = 0,022 C 0 + FeREAÇÃO 3 C EUTETÓIDE 727 ºC 1,0 2,0 0,76 Composição, %p C pró-eutetóide PERLITA = Fe 3 C + -eutetóide 6,7 C Fe3C = 6,7 11

12 AÇO HIPOEUTETÓIDE: PERLITA + FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE Tecnologia dos Materiais FERRITA PRÓ- EUTETÓIDE PERLITA Aço hipoeutetóide com 0,38 %p C. Ferrita próeutetóide (grãos claros) e perlita (grão lamelares) 12

13 AÇO HIPEREUTETÓIDE AÇO HIPEREUTETÓIDE (>0,76%p C) Temperatura a (ºC) , REAÇÃO EUTETÓIDE + + Fe 3 C C 0 1,0 2,0 Composição, %p C + Fe 3 C 727 ºC Fe 3 C pró-eutetóide 6,7 PERLITA = + Fe 3 C-eutetóide 13

14 AÇO HIPEREUTETÓIDE: PERLITA + CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE Aço hipereutetóide com 1,4 %p C. Perlita (grão lamelares) e cementita próeutetóide (rede clara nos contornos da perlita) Essa rede de cementita, dura e frágil, REDUZ A TENACIDADE material, favorecendo a propagação de trincas. PERLITA CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE 14

15 MICROESTRUTURA DOS AÇOS (CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO) Microconstituintes e fases formadas durante o resfriamento em CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO: AÇO %p C Microconstituintes Fases HIPOEUTETÓIDE < 0,76 FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE + PERLITA EUTETÓIDE = 0,76 PERLITA FERRITA () e CEMENTITA (Fe 3 C) FERRITA () e CEMENTITA (Fe 3 C) HIPEREUTETÓIDE > 0,76 CEMENTITA PRÓ- EUTETÓIDE + PERLITA FERRITA () e CEMENTITA (Fe 3 C) 15

16 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS EM FUNÇÃO DO TEOR DE C Tecnologia dos Materiais Dureza Brin nell Limite de resistência à tração (kgf/mm 2 ) Limite de resistência à tração Alongamento Dureza Brinell Alongament to (%) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 %p C 16

17 REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO DOS FERROS FUNDIDOS Tecnologia dos Materiais Temperatura a, ºC ºC REAÇÃO EUTÉTICA DOS FERROS FUNDIDOS (a 1148 ºC) δ 1394 ºC resfriamento + L L(4,30 %p C) (2,11 %p C) + Fe C( 6,7 %p C) aquecimento L + Fe 3 C 0,022 L L 800 0, austenita 1148 ºC 4,3 %p C 0, Fe 3 C ºC + 2,14 L + Fe 3 C + Fe 3 C 4,30 + Fe 3 C L 1148 ºC 727 ºC Fe 3 C, cementita ,7 Composição, %p C Fe 3 C 17

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