Transformações massivas. A.S.D Oliveira

Transcrição

1 Transformações massivas ->

2 Transformações massivas No equilíbrio: β, T>800ºC α, T<550 ºC β+α, 800ºC >T> 550 ºC Como ocorre a transformação de β? 38at%Zn Depende da taxa de resfriamento

3 Transformações massivas Tx de resfriamento lentas a moderadas: α precipita de forma similar a ferrita a partir da austenita no sistema Fe-C - Pequenos super-resfriamentos, formação de α equiaxial - Grandes super-resfriamentos, formação de α acicular/widmanstatten α é mais rico em Cu do que a matriz, requer difusão de longo alcance do Zn para longe da interface α/β em movimento Cu e Zn formam SS substitucional é esperado que a difusão seja lenta

4 Transformações massivas Tx de resfriamento rápidas: α será retido em solução sólida de β T < 500 º β se transforma em α m com a mesma composição (produto de transformação massiva) transformação civil sem difusão Grãos de α massivo nucleam nos contornos de grão e crescem rapidamente sobre β O avanço rápido da interface α/β faz com que seja irregular; α m cresce tão rápido quanto os átomos de Cu e Zn conseguem cruzar a interface α/β, sem necessidade de difusão de longo alcance Migração da interface α/β é similar a dos contornos de grão na recristalização, mas a força motriz é bem superior, o que justifica a elevada velocidade da transformação

5 Transformações massivas Tx de resfriamento muito rápidas: Obtenção de martensíta NÃO CONFUNDIR α m COM TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA Mecanismo de transformação MUITO DIFERENTE ; na martensita ocorre uma transformação militar sem difusão : β é cisalhado em α - movimento cooperativo dos átomos através da interface Glissel Na trabsformação massiva α m se forma pela migração termicamente ativada da interface Ms para as ligas Cu-Zn apresentam valores abaixo de 0 C assim pode-se esperar a retenção da β após resfriamento até Tamb

6 Transformações massivas Termodinamicamente a transformação massiva pode ocorrer a T mais elevadas; Basta que a curva G da fase apresente a menor energia Na prática só se tem observado a transformação massiva em campos monofásicos

7 Transformações massivas Fase com Interfaces incoerentes que migram por crescimento continuo, similar aos contornos de grão de alto angulo Por vezes também podem crescer pelo movimento lateral de degraus através de interfaces facetas Fe-0,002wt%C γ -> α α m formado após resfriamento rápido o suficiente para evitar as transformações de equilibrio mas evitando a formação da martensita

8 Transformações ordem/desordem (desordem) -> (ordem)

9 Transformações ordem/desordem Formação de estruturas ordenadas ou compostos intermetálicos: Interações A-B energeticamente mais favoráveis do que as interações A-A e B-B, < 0, Hmix < 0; Fase ` Fase ``

10 Transformações ordem/desordem Hmix < 0, grande atração entre átomos diferentes fase ordenada que pode se extender até a Tfusão

11 Transformações ordem/desordem Fases ordenadas entalpia de mistura negativa átomos preferem vizinhos diferentes β (CCC) abaixo de 470C se transforma na super-rede (L2o ou B2) β Duas redes cubicas simples interlaçadas; uma correspondente aos vértices do cubo e a outra aos átomos do cento do cubo, uma com átomos de Cu e a outra com átomos de Zn (não é possivel na prática pois não existe o mm n. de átomos de Cu e de Zn) Fases ordenadas que não são estequiométricas: lacunas átomos em posições erradas (no βcuzn existem Átomos de Cu nos sitios de Zn)

12 Transformações ordem/desordem Grau de ordem de longo alcance, L L=(ra-Xa)/(1-Xa) CuZn (L2o) L diminiu progressivamente Xa fração molar de A na liga r a probabilidade de um lugar da sub-rede de A estar ocupada com o átomo certo Zero absoluto energia será minimizada com arranjo ordenado L=1 Cu3Au(L1 2 ) L se mantem até Tc A T elevadas o estado de menor energia irá apresentar alguma desordem que vai aumentando com a T até L=0 Aumento da entropia com aumento de T; comportamento depende do tipo de super-rede A T elevadas pode haver ordem de curto alcance, s (como Ω<0, atração entre átomos diferentes)

13 Transformações ordem/desordem Transformações de primeira ordem Entalpia apresenta discontinuidade com a T, calor latente; na Tc existe uma discontinuidade, aumentando a T o sólido se transforma em Liquido sem aumentar a T Cu3Au, grande alteração repentina na ordenação dos átomos Transformações de segunda ordem entalpia varia continuamente com T, não existe calor latente; Transf. β -> β (CuZn) é gradual com o aumento da T

14 Transformações ordem/desordem Mecanismos de transformação Ordem -> desordem no aquecimento mecanismos de difusão que ocorrem homogeneamente no cristal Desordem -> ordem, resfriamento Como criar uma super-rede ordenada a partir de uma solução desordenada? - aumento continuo da ordem a curto alcance pela criação de arranjos locais homogêneos que acaba resultando em ordem de longo alcance (transformações de segunda ordem ou super-resfriamentos muito elevados) - Barreira de energia para formação de dominios ordenados transformação por nucleação e crescimento

15 Transformações ordem/desordem Formação de estrutura ordenada por nucleação e crescimento; Criação de anti-phase boundary regiões de alta energia

16 Transformações ordem/desordem Mesmo com pequenos super-resfriamentos a barreira de energia para a nucleação deve ser baixa interface coerente de baixa energia, pois o núcleo e matriz terão a mesma estrutura cristalina ; como devem ter a mesma composição a deformação da rede não é significativa - baixa tx de nucleação, poucos domínios e grosseiros -O grau de ordem pode variar dentro de cada domínio -Ordem de longo alcance exige o coalescimentos da estrutura de APB