FORMAÇÃO DA MICROESTRUTURA DOS FERROS FUNDIDOS. diagrama de fases sequência de transformações

Transcrição

1 FORMAÇÃO DA MICROESTRUTURA DOS FERROS FUNDIDOS diagrama de fases sequência de transformações

2 Composições Químicas Básicas % carbono : 2,7 a 3,8% % silício : 1,5 a 2,6 % carbono equivalente: %Si=1/3 %C C.E. = % C + 1/3 % Si ( e P ) CE : 3,5 a 4,4%

3 Sequência de solidificação

4 DIAGRAMA DE FASES formação da austenita reação eutética sistema metaestável (Fe 3 C) sistema estável (grafita) resfriamento até o eutetóide reação eutetóide sistema metaestável (Fe 3 C) sistema estável (grafita)

5 cementita grafita 100%C

6 Formação da austenita primária Carbono equivalente alto Líquido Dendrita de Austenita baixo calcular Vv γ para *CE= 3,5% *CE= 4,2%

7 detalhe na região do eutético sistema γ -grafita sistema γ -Fe 3 C

8 Solidificação do Eutético Efeito do Si e do Cr

9 COMO SE SOLIDIFICA O FERRO FUNDIDO? células eutéticas macro: barra congelada (solidificação interrompida)

10 células eutéticas macrografias, cps de 30 mm diam.

11 Temperatura de equilíbrio estável x metaestável T x %C LÍQUIDO Tee E A u s t e n i t a + g r a f i t a Tem E SÓLIDOS A u s t e n i t a + c eme n t i t a 35

12 Formação do eutético austenita + cementita Estabilidade x metaestabilidade 34

13 Estável x metaestável (grafita x cementita) Líquido Tee Austenita + grafita Tem Austenita + cementita curvas de resfriamento Célula eutética fofo cinzento/nodular Célula eutética fofo branco 36

14 Efeito da composição química (e da velocidade de resfriamento) Composição base Facilitando para a grafita Tee Alto Si / Baixo Cr Tee Tem Tem 38

15 Efeito da composição química Composição base Facilitando para os carbonetos Alto Cr / Baixo silício Tee Tem Tee Tem 39

16 Estrutura mesclada Superresfriamento e Recalescência Tee Segregação de Cr, Mn... início da solidificação Tem Tem fim da solidificação 40

17 Constituição dos ferros fundidos Por que há tanta variação das propriedades? variações da microestrutura ferramenta básica : metalografia seleção da posição ( toda peça é heterogênea) corte, lixamento e polimento caracterização da grafita ataque caracterização dos demais constituintes

18 Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos FASES E MICROCONSTITUINTES FASES:substância homogênea com estrutura e composição previstas no diagrama de fases, para cada composição e temperatura. Exemplos: líquido; ferrita; grafita; austenita; cementita MICROCONSTITUINTES: São formados por uma ou mais fases. Exemplos: perlita ( ferrita+cementita) ledeburita(perlita+cementita) grafita ferrita

19 Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos MICROESTRUTURA É formada pelos diversos microconstituintes O que pode variar? 1) tipos de constituintes presentes 2)quantidades de cada um 3)morfologia / distribuição / tamanho

20 Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos grafita constitui cerca de 10% do volume (obs.:densidade=2,25) várias morfologias e tamanhos classificação

21 aspecto da grafita lamelar

22 aspecto da grafita lamelar

23 aspecto da grafita lamelar

24 aspecto da grafita lamelar

25 Contribuição da Grafita Diminui o LR, a Resist. à Fadiga e a Dureza efeitos mais graves para partículas grosseiras Melhora a usinabilidade Aumenta o efeito de amortecimento de vibrações melhora condutividade térmica e resist. a choque ou fadiga térmicos responsável pelo efeito de auto-alimentação

26 Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos perlita responsável pela resistência mecânica; constitui 100% da matriz de fofos de alto LR. é formada de lamelas alternadas de ferrita (mole) e cementita (dura) figura dureza e resist. mecânica variam com grau de refinamento : 170 a 330 Brinell

27 Constituição dos ferros fundidos perlita

28 Constituição dos ferros fundidos perlita em fofo cinzento

29 Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos ferrita presente nos fofos de menor LR dureza entre 70 e 150 Brinell - depende da %Si diminui dureza e resistência mecânica facilita usinagem frequentemente, especificações de clientes estabelecem limite máximo (comparar com nodular!)

30 Constituição dos ferros fundidos ferrita

31 Constituição dos ferros fundidos ferrita

32 Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos cementita livre altíssima dureza: 800 a 1100 aumenta a dureza do ferro fundido diminui a resistência mecânica prejudica muito a usinabilidade gráfico aumenta a resistência ao desgaste: discutir aplicações! rouba grafita necessária à auto-alimentação

33 Constituição dos ferros fundidos cementita livre

34 Constituição dos ferros fundidos efeito de 5 % de cementita livre na vida de ferramenta de usinagem

35 Constituição dos ferros fundidos alguns conceitos steadita decorre da presença do elemento P forma-se a partir de teores próximos a 0,1%P alta dureza : 400 a 600 (mais, com Cr,etc) fragilizante prejudicial à usinabilidade associada a microrrechupe

36 Constituição dos ferros fundidos steadita