Diagramas de fases II

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Aula ministrada pela Multivix em Vitória/ES no curso de Engª Mecânica em 2014_2

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Diagramas de fases II

  1. 1. Transformação Congruente Transformação Peritética Transformação Eutetóide Sistema Ferro Carbono TECNOLOGIA MECÂNICA Diagramas e Transformações de Fases Lorena Bertranda
  2. 2. Reação Congruente Intermediary composition Não ocorre mudança de composição química das fases envolvidas na transformação
  3. 3. Reação Peritética e Reação Eutetóide     heating cooling      heating cooling (eutetóide) L (peritética)
  4. 4. Sistema Ferro- carbono
  5. 5. Reações Invariantes no Sistema Fe-C Reação Peritética (0.1%)(0.5%) (0.1%8) 1493wCLtwCt wCt Co    OBS: a linha horizintal sempre indica que existe uma reação invariante em diagramas de fases binários Reação eutética (4.3%) (2.1%) (6.6%7) 3 1150 LwCt wCFtCweCt Co   Reação eutetóide (0.8%) (0.0%2) (6.6%7) 3 725 wCt wCFtCweCt Co   
  6. 6. Sistema Ferro- carbono
  7. 7. Aço Eutetóide +Fe3C Perlita Aço hipoeutetóide +Fe3C Perlita + ferrita proeutetóide Aço hiperutetóide +Fe3C cementita proeutetóide
  8. 8. Ferrita Austenita
  9. 9. 9 Reação Eutetóide FCe C o 3 725  0.8 0.02 6.67 cool Perlita
  10. 10. Reação Eutetóide
  11. 11. Reação Eutetóide FCe C o 3 725  0.8 0.02 6.67 cool Perlita Quantidade de Fe3C na perlita Linha vermelha acima da Temp. eutetóide 0.117 6.65 0.78 6.607.02 0.80.02 3     pearlite C Ff
  12. 12. Desenvolvimento microestrutural em aços hipoeutetóides
  13. 13. Figura 4.18 - a)Nucleação e crescimento da ferrita (Fe-) nos contornos de grão da austenita (Fe-) b)Crescimento da ferrita (Fe-) c)Crescimento de perlita a partir da austenita residual d) Microestrutura de um aço 0,2% C resfriado lentamente. Desenvolvimento microestrutural em aços hipoeutetóides
  14. 14. Ferrita Proeutetóide Perlita Microestrutura de um aço hipereutetóide, 0,4 % C Desenvolvimento microestrutural em aços hipoeutetóides
  15. 15. fperlita abaixoTE = faustenita acima TE “Tie-Line” acimada temperatura eutetóide TE 0.54 0.78 0.42 0.80.02 0.80.38      pearlite f 0.54 0.78 0.42 0.80.2 0.80.38      pearlite f Quantidade de microconstituintes - Regra da alavanca
  16. 16. Desenvolvimento da microestrutura em aços hipereutetóides
  17. 17. Desenvolvimento da microestrutura em aços hipereutetóides Representação esquemática das transformações de fases em um aço hipereutetóide.
  18. 18. Microestrutura de um aço hipereutetóide, 1,4 % C cementita Proeutetóide em contornos de grão da antiga austenita Perlita Desenvolvimento da microestrutura em aços hipoeutetóides
  19. 19. F cementita proeutetóide= fcementita acima TE 0.10 5.87 6.0 6.60.87 1.40.8     priocdeeumtecnttoite f Quantidade de microconstituintes - Regra da alavanca
  20. 20. 20 TRANSFORMAÇÕES DE FASE EM AÇOS – DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Fe – Fe3C
  21. 21. Diagrama de transformação isotermica TTT (Tempo- Transformação- Temperatura) para a reação eutetoide em aços CINÉTICA DA REAÇÃO EUTETÓIDE EM AÇOS
  22. 22. Diagrama de transformação isotermica TTT (Tempo-Transformação- Temperatura) para a reação eutetoide em aços CINÉTICA DA REAÇÃO EUTETÓIDE EM AÇOS
  23. 23. Transformações sem difusão: martensíticas •O diagrama TTT para o aço 1080 mostrado anteriormente não dava nenhuma informação abaixo de 2500 C. Na figura abaixo pode-se ver que ocorre um processo diferente em baixas temperaturas.
  24. 24. Transformação bainítica •Na faixa de temperaturas em que ocorre essa transformação, a difusão do carbono (intersticial) é significativa, no entanto, a difusão do ferro (substitucional) é praticamente nula. Tem-se assim uma transformação mista – difusional quanto ao C e martensítica quanto ao Fe. •O resultado é uma microestrutura composta por bainita de aspecto bastante similar ao da martensita, porém não frágil.
  25. 25. 25 Morfologia da Bainita
  26. 26. Bainita Resumo - A bainita ocorre a uma temperatura inferior a do joelho. - Ela se apresenta na forma de agulhas, contendo ferrita e cementita, que só podem ser vistas com microscópio eletrônico - Dureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita acicular 50-60 Rc
  27. 27. DIFERENÇAS ENTRE OS MECANISMOS DE FORMAÇÃO DA PERLITA E DA BAINITA
  28. 28. . Microestrutura da Martensita mostrando estrutura de agulhas
  29. 29. Por que a martensita apresenta elevada dureza? - resfriamento rápido  Supersaturação em carbono  distorção do reticulado cristalino  formação da estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado  grande aumento de resistência mecânica. - O aumento de dureza ocorre porque a estrutura está com muitas tensões internas e supersaturada em carbono, impedindo o movimento de discordâncias. - A dureza depende do teor de carbono. Aços com baixo carbono não poderão ser endurecidos por transformação martensíticas (mínimo=0,3% e dureza máxima ocorre para 0,6%). - A reação martensítica é adifusional. Reação martensítica: Para temperaturas próximas a 200oC  resfriamento rápido  não há tempo para a difusão do carbono e este permanece em solução sólida (ver figura abaixo).
  30. 30. A martensita é uma fase dura e frágil. Sua dureza aumenta com o teor de carbono do aço. TÊMPERA DOS AÇOS (fases de não equilíbrio)
  31. 31. Martensita Dureza da martensita em função do teor de carbono
  32. 32. Martensita Tipos de martensita
  33. 33. Transformação martensítica •Duas linhas horizontais foram adicionadas para representar a ocorrência de um transformação adifusional, conhecido como transformação martensítica. •É sempre possível evitar a difusão através do resfriamento rápido da austenita. A austenita permanece instável permitindo a formação de martensita, microconstituinte duro, porém frágil.
  34. 34. . Microestrutura da Martensita mostrando estrutura de agulhas
  35. 35. Transformação nos aços hipoeutetóides a)Nucleação e crescimento da ferrita (Fe-) nos contornos de grão da austenita (Fe-) b)Crescimento da ferrita (Fe-) c)Crescimento de perlita a partir da austenita residual d)Microestrutura de um aço 0,4% C resfriado lentamente.
  36. 36. Resumo: Cinética da decomposição da austenita em aços Diagrama TTT para a decomposição da austenita em aços ao carbono
  37. 37. 37 Curva TTT para Aços Hipoeutetóides
  38. 38. Curva TTT para Aços Hipoeutetóides
  39. 39. Fatores que afetam a posição das curvas TTT - tamanho de grão: o aparecimento de núcleo de novas fases ocorrem preferencialmente nos contornos dos grãos, e portanto, com a diminuição do tamanho do grão aumenta a área total do contorno. O material com granulação fina terá tendência a apresentar maior velocidade de nucleação, pois este apresenta maior número de pontos de transformação, portanto o de granulação grosseira terá maior temperabilidade; - elementos de liga: a presença de elementos de liga provoca alterações que afetam não só a mobilidade do carbono, mas principalmente a velocidade de nucleação das novas fases. Os elementos de liga( exceto níquel e cobre) diminuem a velocidade de difusão do carbono, aumentando a temperabilidade, isto é, dificultam a transformação por nucleação e o crescimento. Isto mostra que seu efeito no mecanismo de formação de novas fases é retardado.
  40. 40. Efeito dos elementos de liga na forma e na posição das curvas TTT Aço com 0,37% C, 0,68%Mn e 3,41% Ni
  41. 41. Efeito dos elementos de liga na forma e na posição das curvas TTT Diagrama TTT de um aço baixo molibdênio (0,4%C 0,2%Mo).
  42. 42. Efeito dos elementos de liga na forma e na posição das curvas TTT Aço com 0,42% C, 0,78%Mn e 1,79% Ni, 080%Cr e 0,38%Mo

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