Cinética das transformações de fase. A.S.D Oliveira

Transcrição

1 Cinética das transformações de fase

2 Cinética das transformações de fase Recristalização Influência da temperatura e do tempo na transformação

3 Cinética das transformações de fase Diagramas TTT Tempo-Temperatura-Transformação Transformações Isotérmicas - Eutetoide Volume de perlita em função do tempo Se a T aumenta a difusão porque a transformação ocorre mais rápido nas T menores?

4 Cinética das transformações de fase Construção das curvas TTT A fração volumica da nova fase ou produto de transformação depende da Temperatura, T, e do tempo, t. f(t,t)

5 Cinética das transformações de fase Fatores que determinam a taxa de transformação, f(t,t): (término e evolução) Tx de nucleação Tx de crescimento Densidade e distribuição dos locais de nucleação Sobreposição dos campos de difusão Contato de volumes já transformados

6 Cinética das transformações de fase Dispersão de dimensões Tx nucleação const durante a transformação f depende da tx de nucleação e de crescimento Locais de nucleação Nucleação ocorre no inicio da transformação f depende do n. de locais de nucleação e da tx de crescimento Transformação celular toda a fase mãe é consumida; contacto das celulas termina a transf.

7 Precipitação em ligas solubilizadas

8 Precipitação (sss)-> + Transformações induzidas por uma alteração de temperatura Movimento atômico ativado termicamente Alteração da composição química Difusão de longa distância

9 Solubilidade varia com a temperatura Ex: Ligas Al-Cu/Al-Ag

10 Liga Al-Cu Solubilização e envelhecimento/precipitação Solubilização Resfriamento rápido Envelhecimento Envelhecimento Resfriamento rápido

11 Liga Al-Cu Solubilização e envelhecimento/precipitação Microestrutura de equilíbrio com o precipitado grosseiro nos contornos de grão Fina dispersão de precipitados no interior dos grãos

12 Ordem crescente de Gd, ou seja menor G* Lugares homogêneos Lacunas Discordâncias Falhas de empilhamento Contornos de grão e de fases Superfícies livres Depende da concentração de cada um destes locais

13 Liga Al-Cu Solubilização e envelhecimento/precipitação

14 Liga Al-Cu Solubilização e envelhecimento/precipitação Fases de transição

15 Liga Al-Cu Solubilização e envelhecimento/precipitação Fases de transição sequência de precipitação ss -> 1 +Zonas GP-> 2 + -> 3 + -> 4 +

16 Liga Al-Cu Envelhecimento/precipitação Fases de transição sequência de precipitação ss -> 1 +zonas GP-> 2 + -> 3 + -> 4 + Zonas GP Interfaces coerentes com a matriz Aproximadamente duas camadas de átomos Apesar da força motriz para a precipitação das Zonas GP (ΔGv-ΔGs) ser menor do que para a fase de equilíbrio a barreira para a nucleação é menor (ΔG*), portanto a nucleação é mais rápida

17 Liga Al-Cu Solubilização e envelhecimento/precipitação Fases de transição sequência de precipitação ss -> 1 +GP-> 2 + -> 3 + -> 4 +

18 Fases de transição sequência de precipitação ss -> 1 +GP-> 2 + -> 3 + -> 4 + Tetragonal Zonas GP Tetragonal ~Cu 2 Al TCC Cu 2 Al Energia de deformação é minimizada pela forma lamelar da zona GP

19 Liga Al-Cu Envelhecimento/precipitação Fases de transição sequência de precipitação ss -> 1 +zonas GP-> 2 + -> 3 + -> 4 + Precipitado coerente Perda de coerencia quando o precipitado cresce; maior distorção da matriz Precipitado incoerente Zonas GP serve de locais de nucleação para ; nucleia em discordâncias na matriz; nucleia na interface matriz O maior grau de coerência das fases de transição faz com que a barreira para sua nucleação seja mais rapidamente ultrapassada do que aquela da fase de equilibrio

20 Liga Al-Cu Envelhecimento/precipitação Efeito sobre as propriedades mecânicas - tempo de envelhecimento

21 Liga Al-Cu Envelhecimento/precipitação Efeito sobre as propriedades mecânicas - papel do tempo e da temperatura

22 Liga Al-Cu Envelhecimento/precipitação Efeito sobre as propriedades mecânicas - papel do tempo e da temperatura de envelhecimento

23 Fases de transição sequência de precipitação ss -> 1 +zonas GP-> 2 + -> 3 + -> Endurecimento por solução sólida 2. Zonas GP esforço extra para a movimentação das discordâncias através das regiões coerentes 3. Discordâncias tem de se deslocar através da matriz deformada em torno do precipitado, que é mais espesso que as zonas GP 4. Formação de aumenta distância entre precipitados; crescimento do precipitado provoca perda de coerência Mecanismo de crescimento de um precipitado mais estável a custo do precipitado de menor estabilidade Maior concentração de Cu em α 2

24 Zonas livres de precipitados Solubilização -> resfriamento rápido => retenção de lacunas => - Altera a tx de difusão dos átomos - Altera tx de nucleação e crescimento (rápida formação das Zonas GP) Quanto mais elevada T de solubilização, mais rápida é a formação das primeiras zonas GP Se o resfriamento for interrompido/resfriamento for mais lento, a formação das zonas GP fica mais lenta Excesso de lacunas é minimizado junto a discordânicas e a contornos de grão influência sobre a distribuição de precipitados criação de zonas livres de precipitados

25 Zonas livres de precipitados A largura da Zona livre de precipitados (PFZ) depende da concentração de lacunas (ou da precipitação nos contornos de grão) Junto dos contornos de grão a concentração de soluto não muda mas a quantidade de lacunas é a do equilíbrio- > precipitação é mais lenta PFZ estreitas: Baixas T força motriz para precipitação elevada, conc. critica de lacunas baixa Elevadas tx de resfriamento reduz a largura do perfil de conc de lacunas a largura da PFZ depende da conc.de lacunas