LOM 3080 PROCESSOS DA INDÚSTRIA METALÚRGICA E SIDERÚRGICA

Transcrição

1 Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de Lorena Departamento de Engenharia de Materiais LOM 3080 PROCESSOS DA INDÚSTRIA METALÚRGICA E SIDERÚRGICA Prof. Dr. Cassius O.F.T. Ruchert, Professor Associado

2 FUNDAMENTOS SOBRE AÇOS E FERROS FUNDIDOS

3 Produção mundial de plástico (ABIPLAST): por ano Produção mundial de aço (World Steel Association) em 2014: toneladas Produção mundial de aço (World Steel Association) em toneladas

4 O QUE É AÇO?

5 É UMA LIGA DE FERRO E CARBONO COM ELEMENTOS RESIDUAIS: P, S, Mn

6 ESTRUTURA (André.V. Costa e Silva e P.Mei)

7 DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO Em equilíbrio termodinâmico real, no resfriamento da liga Fe- C, as fases de equilíbrio em temperatura ambiente seriam o ferro α (ferrita) e a grafita. (André.V. Costa e Silva e P.Mei)

8 DIAGRAMA Aços Ferros fundidos

9 DIAGRAMA DE FASES Na produção real do aço, os resfriamentos são muito rápidos e não existe o equilíbrio termodinâmico real, fazendo com que ocorra uma fase metaestável: a Cementita (Fe 3 C). Por isso a nomenclatura correta ao se referir a este diagrama é diagrama de fases e não diagrama de equilíbrio. Tridimensional (André.V. Costa e Silva e P.Mei)

10 DIAGRAMA DE FASES (Colpaert)

11 DIAGRAMA DE FASES

12 DIAGRAMA DE FASES (Smith)

13 FASES E CONSTITUINTES Ferrita (δ): Solução sólida de C em Fe CCC 1.394ºC a 1.538ºC. Solubilidade máxima de 0,09% de C em 1.495ºC (a=2,91å) Austenita (γ): Solução sólida de C no Fe CFC- 727ºC a 1.495ºC. Solubilidade máxima de C-2,11 % a 2,14%, em 1148º; Ferrita (α): Solução sólida de C no Fe CCC até 912º. Solubilidade máxima 0,020% de C em 723ºC a 727ºC (a=2,88å); Cementita (Fe 3 C): ortorrômbico, alta dureza; Perlita: microconstituinte formado por α e Fe 3 C.

14 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

15 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

16 FASES E CONSTITUINTES (Callister)

17 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

18 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

19 FASES E CONSTITUINTES (Costa e Silva e Mei)

20 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

21 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

22 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

23 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

24 FASES E CONSTITUINTES (Callister)

25 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

26 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

27 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert)

28 FASES E CONSTITUINTES (Colpaert) Crescimento cooperativo: austenita redistribui o soluto formando a cementita, fica empobrecida e nucleia a ferrita. Neste tempo, o teor de C vai aumentando na austenita restante para nuclear novamente a cementita: nucleação simpatética.

29 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

30 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS (Colpaert)

31 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS COMPOSIÇÃO QUÍMICA: NORMA ABNT NM87 NORMA SAE J 403 E J 404 COMPOSIÇÃO QUÍMICA E DUREZA: NORMA SAE J 1268 ESTIMATIVA DE PROPRIEDADES MECÂNICAS: NORMA SAE J 1397 NORMAS ASTM E DIN: COMPOSIÇÃO QUÍMICA E PROPRIEDADES MECÂNICAS CÓDIGO ASME: PETROQUÍMICA- SOLDAGEM-MATERIAIS-ENSAIOS

32 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

33 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS COMPOSIÇÃO QUÍMICA: NORMA ABNT NM87

34 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

35 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

36 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

37 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

38 CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

39 NOMENCLATURA QUANTO AO TEOR DE CARBONO ( ADAPTADO: AÇOS E LIGAS ESPECIAIS-Costa & Silva e Mei)

40 AÇOS INOXIDÁVEIS ( ADAPTADO: COLPAERT)

41 Ferrita delta graõs brancos, em aço 416 (Martensítico)- revelados por ataque com reagente de Beraha. Ferrita delta em aço 316L(austenítico)- revelados por ataque com solução aquosa de NaOH 20%.

42 AÇOS INOXIDÁVEIS ( ADAPTADO: COLPAERT) ÁÇOS INOXIDÁVEIS: ALTO Cr>12% CARBONO ABAIXO DE 0,10%. AUSTENÍTICOS: SÉRI 300 Cr (16-30%) E Ni (8-35%) EX: 316, 304. MARTENSÍTICOS: SÉRIE 400- Cr(11-18%) EX: 410, 420. DUPLEX: Cr(18-27%), Ni(4-7%) E Mo(1-4%). EX: 2205.

43 MARTENSÍTICOS ( ADAPTADO: COLPAERT)

44 AUSTENÍTICOS ( ADAPTADO: COLPAERT)

45 DUPLEX ( ADAPTADO: COLPAERT)

46 FERROS FUNDIDOS

47

48

49 FERROS FUNDIDOS (ADAPTADO: COLPAERT)

50 FoFo CINZENTO: GRAFITA EM VEIOS; FRÁGIL SOB TENSÃO TRATIVA; RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO; RESISTÊNCIA AO DESGASTE; EXCELENTE ABSORÇÃO DE VIBRAÇÕES; ( ADAPTADO: COLPAERT)

51 FERROS FUNDIDOS

52 OS FoFos CINZENTOS PODEM SER CLASSIFICADOS PELO TIPO DE GRAFITA OU PELAS PROPRIEDADES MECÂNICAS.

53 FoFo DÚTIL OU NODULAR: ADIÇÃO DE Mg OU Ce NO FoFo CINZENTO; GRAFITA EM NÓDULOS; MATRIZ PERLITICA MELHOR DUTILIDADE; ( ADAPTADO: COLPAERT)

54 FoFo DÚTIL OU NODULAR ( ADAPTADO: COLPAERT)

55 FoFo DÚTIL OU NODULAR ( ADAPTADO: COLPAERT)

56 FoFo BRANCO: DURO E FRÁGIL; EXCELENTE RESISTÊNCIA AO DESGASTE; <1,0%Si. ( ADAPTADO: COLPAERT)

57 FERROS FUNDIDOS Ferro fundido branco hipereutético Cementita próeutética em placas

58 FoFo MALEÁVEL: MODIFICAÇÃO DO FoFo BRANCO ATRAVÉS DE TRATAMENTO TÉRMICO; MAIOR DUTILIDADE QUE O BRANCO; GRAFITA EM NÓDULOS DIFUSOS.

59 FERROS FUNDIDOS

60 FoFo MALEÁVEL

61 FERROS FUNDIDOS Ferro fundidos maleáveis: Réaumur (1720) Maleável branco ou de núcleo branco; Seth Boyden (EUA-1821) Maleável preto ou de núcleo preto. Maleável branco ou de núcleo branco: Parte do FoFo branco- descarbonetação por tratamento térmico/recozimento; Fratura de núcleo claro. Maleável preto ou de núcleo preto: Parte do FoFo branco- tratamento térmico para decomposição da cementita em grafita.

62 APLICAÇÕES DO FoFo (VÁLVULA-SULZER) (VÁLVULA GLOBO-KSB)

63 APLICAÇÕES DO FoFo BARRAMENTO DE TORNO E BLOCO DE MOTOR

64 FIM