Felipe 3°d diagrama de ferro-carbono

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Felipe 3°d diagrama de ferro-carbono

  1. 1. DIAGRAMA DE FASES FERRO – CARBONO Felipe Rodrigues de Moura Eng. Prod. 3ºD
  2. 2. LIGAS FERROSAS FERRO COMERCIALMENTE PURO: %C < 0,008%p. AÇOS: teor de carbono até 2,11%p. Dividem-se em: a. AÇOS-CARBONO. b. AÇOS-LIGA FERROS FUNDIDOS: a. FERRO FUNDIDO CINZENTO: liga Fe-C-Si (%C > 2,0%p, %Si de 1,2%p a 3,0%p). Apresenta C livre (lamelas ou veios de grafita). b. FERRO FUNDIDO BRANCO: %Si menor do que ferro fundido cinzento, apresenta C quase todo combinado. c. FERRO FUNDIDO MALEÁVEL: apresenta grafita na forma de rosetas, devido a um tratamento térmico especial (MALEABILIZAÇÃO) aplicado no ferro fundido branco. d. FERRO FUNDIDO NODULAR: apresenta grafita na forma esferoidal, devido a um tratamento de NODULIZAÇÃO, realizado com o material ainda líquido.
  3. 3. SISTEMA FERRO-CARBONO • Sistema de liga binário mais importante, sendo os materiais mais utilizados pelo homem. • O diagrama de equilíbrio Fe-C permite 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.
  4. 4. O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO • Representa ligas com teor de carbono de até 6,7%p. • FASES SÓLIDAS PRESENTES: • FERRITA: solução de carbono em FERRO-a (CCC). Apresenta solubilidade de 0,008%p de C a temperatura ambiente e de no máximo , 0,02%p a 727 ºC. Apresenta boa plasticidade. • AUSTENITA: solução de carbono em FERRO-γ (CFC). Consegue dissolver um teor de C muito mais alto do que a ferrita (até 2,11%p a 1148 ºC). Não-magnético. • CEMENTITA: (Fe3C) composto intermediário, o CARBETO DE FERRO, é representado por uma linha vertical passando pela composição de 6,7%p C. É muito DURO e FRÁGIL. • FERRO-δ: solução de carbono em ferro com estrutura CCC, existente a altas temperaturas.
  5. 5. O DIAGRAMA DE FASES FERRO - CARBETO DE FERRO (FE-FE3C) Temperatura, ºC γ + Fe3C 1394 ºC AÇOS 0,08 ≤ %C ≤ 2,11 0 1 2 3 4 5 6 6,7 Composição, %p C 1600 1400 1200 1000 800 600 400 L Fe3C γ + L L + Fe3C a + Fe3C γ, austenita a + γ a δ 2,14 4,30 0,76 912 ºC 1538 ºC 727 ºC A B C D E 1148 ºC F G P S N J K Solidus Liquidus Liquidus A1 Acm A3 Q 0,022 FERROS FUNDIDOS %C ≥ 2,11 eF
  6. 6. O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-CARBONO 1538 ºC Temperatura,ºC Transformações do Fe PURO Solidus γ + L L + Fe3C 2,14 Solidus 4,30 1148 ºC L Liquidus Liquidus γ, austenita 0,022 0 1 2 3 4 5 6 6,7 Composição, %p C 1600 1400 1200 1000 800 600 400 C D E F S P K 0,76 A3 Acm a, ferrita A1 727 ºC Fe3C, cementita a + γ γ + Fe3C a + Fe3C A B G Q 1394 ºC Fe-δ (CCC) Fe-γ (CFC) Fe-a (CCC) Q B A g→d d→L (FUSÂO) tempo Temperatura, ºC
  7. 7. REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO DOS AÇOS REAÇÃO EUTETÓIDE DOS AÇOS (a 727 ºC) γ + L 1538 ºC 1394 ºC C ºTemperatura, γ γ + Fe3C γ + Fe3C Fe3C, cementita 0 1 2 3 4 5 6 6,7 Composição, %p C 1600 1400 1200 1000 800 600 400 L Fe3C a + Fe3C L + Fe3C γ, austenita a + γ a δ 2,14 4,30 0,76 0,022 912 ºC 727 ºC a + Fe3C a 0,76 727 ºC a + Fe3C a a + γ 0,022 resfriamento aquecimento γ(0,76 %p C) a(0,022 %p C) + Fe3C( 6,7 %p C)
  8. 8. AÇO EUTETÓIDE REAÇÃO EUTETÓIDE REAÇÃO EUTETÓIDE a + γ γ γ + Fe3C γ γ γ Ca = 0,022 CFe3C = 6,7 PERLITA a + Fe3C a 727 ºC Fe3a C Temperatura (ºC) 1,0 2,0 1100 1000 900 800 700 600 500 400 Composição, %p C AÇO EUTETÓIDE AÇO EUTETÓIDE (0,76%p C) (0,76%p C) 0,76 6,7
  9. 9. AÇO EUTETÓIDE: PERLITA PERLITA CCeemmeenntittiata FFeerrrritiata
  10. 10. DESENVOLVIMENTO DAS MICROESTRUTURAS EM LIGAS FE-C • Mecanismo de formação da PERLITA a partir da AUSTENITA: CC a Fe3C a a CC C C C γ Direção do crescimento da perlita Fe3C
  11. 11. AÇO HIPOEUTETÓIDE γ 1100 1000 REAÇÃO EUTETÓIDE REAÇÃO EUTETÓIDE C) º(Temperatura a a + γ 727 ºC γ + Fe3C a + Fe3C 1,0 2,0 900 800 700 600 500 400 Composição, %p C AÇO AÇO HIPOEUTETÓIDE (<0,76%p C) HIPOEUTETÓIDE (<0,76%p C) PERLITA = Fe3C + 6,7 a-eutetóide γ γγ γ γ γγ γ γ γ γ γ γ a pró-eutetóide C0
  12. 12. AÇO HIPOEUTETÓIDE: PERLITA + FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE Aço hipoeutetóide com 0,38 %C. Ferrita pró-eutetóide Aço hipoeutetóide com 0,38 %C. Ferrita pró-eutetóide (grãos claros) e perlita (grão lamelares) (grãos claros) e perlita (grão lamelares) PERLITA FERRITA PRÓ- EUTETÓIDE
  13. 13. AÇO HIPEREUTETÓIDE 1100 1000 REAÇÃO EUTETÓIDE γ γγ γ C) º(Temperatura a a + γ 727 ºC γ γ + Fe3C a + Fe3C 1,0 2,0 900 800 700 600 500 400 Composição, %p C AÇO AÇO HIPEREUTETÓIDE HIPEREUTETÓIDE (>0,76%p C) (>0,76%p C) 0,76 6,7 PERLITA = a + Fe3C-eutetóide γ γγ γ REAÇÃO EUTETÓIDE C0 γ γ γ γ γ Fe3C pró-eutetóide
  14. 14. AÇO HIPEREUTETÓIDE: PERLITA + CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE Aço hipereutetóide com 1,4 %C. Perlita (grão lamelares) e cementita pró-eutetóide (rede clara nos contornos da perlita) Aço hipereutetóide com 1,4 %C. Perlita (grão lamelares) e cementita pró-eutetóide (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
  15. 15. DESENVOLVIMENTO DAS MICROESTRUTURAS EM LIGAS FE-C • Microconstituintes e fases formadas durante o resfriamento em CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO AÇO %p C Microconstituintes Fases HIPOEUTETÓIDE < 0,76 FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE + PERLITA FERRITA (a) e CEMENTITA (Fe3C) EUTETÓIDE = 0,76 PERLITA FERRITA (a) e CEMENTITA (Fe3C) HIPEREUTETÓIDE > 0,76 CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE + PERLITA FERRITA (a) e CEMENTITA (Fe3C)
  16. 16. REAÇÃO EUTÉTICA DOS FERROS FUNDIDOS (a 1148 ºC) REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO DOS FERROS FUNDIDOS γ + L 1538 ºC 1394 ºC C ºTemperatura, γ + Fe3C Fe3C, cementita 0 1 2 3 4 5 6 6,7 Composição, %p C 1600 1400 1200 1000 800 600 400 L Fe3C a + Fe3C L + Fe3C γ, austenita a + γ a δ 2,14 4,30 0,76 0,022 912 ºC 727 ºC L γ + L L + Fe3C 1148 ºC 4, γ + Fe3C 3 % p C 1148 ºC resfriamento aquecimento L(4,30 %p C) γ(2,11 %p C) + Fe3C( 6,7 %p C)
  17. 17. RESFRIAMENTO FORA DAS CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO • Ocorrência de mudanças ou transformações de fases em temperaturas diferentes das previstas no diagrama de equilíbrio: • Com o AUMENTO DA VELOCIDADE de resfriamento ocorre uma DIMINUIÇÃO das temperaturas de transformação. • Existência à temperatura ambiente de fases fora do equilíbrio que não aparecem no diagrama de fases: PERLITA FINA, BAINITA, MARTENSITA entre outras.

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