O documento resume os principais tópicos discutidos na Aula 11 de Ciência e Manufatura sobre tratamentos térmicos, incluindo: (1) reações trifásicas em sistemas binários como eutetóides e eutéticas; (2) diagramas de fases binários; (3) nucleação e crescimento durante transformações de fase; e (4) etapas do endurecimento por envelhecimento em ligas metálicas.

1. PRO 720 → Aula 11
Ciência e Manufatura
Tratamentos
Térmicos
Capítulos 11-12
Reações Trifásicas
Fundamentos de Solidificação
Endurecimento por Precipitação
Diagrams TTT → Tratamentos Térmicos
Professor: Davi C. Neves blog: www.ecmdepro.blogspot.com
DEPRO sala: 58 email: davi.ufop@gmail.com

2. Aula 11
Na última aula ...
→ Dentro e fora do equilíbrio …

3. Aula 11
Na aula de hoje ...
→ Tratamentos térmicos → Precipitação, que ocorre em
sistemas binários …

4. Aula 11
Reações em Sistemas Binários ...
→ Algumas reações trifásicas importantes …

5. Aula 11
Reações Eutetóides

6. Aula 11
Reações Eutéticas

7. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
→ Valor correspondente a reação eutética.

8. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
Hipoeutético
→ Concentração que ocorrem formação das duas fases, sendo que α
precipita na matrix α-β

9. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
Hipereutético
→ Similar as reações hipoeutéticas … só que agora é a fase β
que precipita

10. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
Curva
Solvus →
→ Limite de solubilidade da fase dipersa β na matriz α.

11. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
Precipitação
→ Formação da fase β precipitada na matrix α.

12. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
→ Conceitos termodinâmicos …
4 3 2 4 3
Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε
3 3

13. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
→ Conceitos termodinâmicos …
4 3 2 4 3
Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε
3 3
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.

14. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
→ Conceitos termodinâmicos …
4 3 2 4 3
Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε
3 3
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).

15. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento.
Equação de Avrami:
n
−ct
f = 1−e

16. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento.
1
τ = t1 / 2 → Taxa=R =
Equação de Avrami: t 1 /2
n
−ct
f = 1−e

17. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami.
Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con-
trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro-
lar a taxa de tranformação.

18. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami.
Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con-
trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro-
lar a taxa de tranformação.
Q
−
RT
→ R =A.e

19. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami.
Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con-
trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro-
lar a taxa de tranformação.
Q
−
RT
→ R =A.e

20. Aula 11
Tratementos
Térmicos de
Endurecimento

21. Aula 11
Envelhecimento
Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na
matriz principal → Formação de precipitados.

22. Aula 11
Envelhecimento
Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na
matriz principal → Formação de precipitados.

23. Aula 11
Envelhecimento
Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na
matriz principal → Formação de precipitados.
% Precipitado → Regra da Alavanca

24. Aula 11
Envelhecimento
Energia Iterfacial → em condições ideiais a morfologia dos
precipitados seria esférica, mas normalemente estes se formam
nas interfaces, então sua morfologia é influenciada pela energia
Interfacial … definida elo ângulo de molhamento (diedral):
θ
γ M = 2 . γ P . cos
( )
2

25. Aula 11
Envelhecimento
Morfologia comuns …

26. Aula 11
Envelhecimento
Precipitação → Endurecimento

27. Aula 11
Envelhecimento
Precipitação → Endurecimento
Precipitado Coerente → Há uma relação (coerência) na orientação
dos átomos na fase precipitada com os átomos da matriz, produzindo
assim regiões de tensão eficientes para o endurecimento … lembre-se
que os deslizamentos ocorrem em planos cristalográficos.

28. Aula 11
Envelhecimento
Os Requisitos …
→ A liga deve ter solubilidade decrescente da fase
sólida com a diminuição da temperatura.
→ A matriz deve ser macia e dúctil e o precipitado
deve ser resitente e duro.
→ A liga deve suportar um resfriamento rápido.
→ As condições de precipitação coerente (tempo e
temperatura) devem ser exequíveis.
Ok!

29. Aula 11
Envelhecimento
As Etapas …
1 - Solubilização → Nesta etapa aquecemos o material
acima da temperatura solvus, se possível próximo da
temperatura solidus → Formação do sólido homogêneo.

30. Aula 11
Envelhecimento
2 - Resfriamento → O resfriamento deve ser rápido para
evitar a formação da fase secundária (θ) … os átomos não
conseguem difundir para regiões de nucleação → Forma-se
um sólido supersaturado (αSS) .

31. Aula 11
Envelhecimento
3 - Envelhecimento → Aquece o material a uma temperatura
abaixo da solvus, mantendo por um determinado tempo, e
devido a esta temperatura não ser elevada os átomos da fase
secundária se difundem formando os precipitados.

32. Aula 11
Resumindo …
Etapas de uma transformação de fase
→ Nucleação e Crescimento
Etapas do
Envelhecimento:
1) Homogeneização
2) Resfriamento Rápido
3) Precipitação

33. Aula 11
Tratementos
Térmicos de
Metais
Visão Geral!!!

34. Aula 11
Reações do Aço …

35. Aula 11
Reações do Aço …
→ Ferro – Carbono → Reações Trifásicas

36. Aula 11
Reações Eutetóides
Nome aos Bois:
Ɣ → Austenita → CFC
α e δ → Ferrita → CCC
Fe3C → Cementita → CCC
Reação Eutetóide
Perlita
→ Perola
Austenita → Perlita
Como Resfriar???

37. Aula 11
Diagramas TTT
Formação da Perlita → Planejando o Resfrimaneto …

38. Aula 11
Diagramas TTT
Formação da Martensita → Resfrimaneto Rápido … Água ou Ar

39. Aula 11
Diagramas TTT
Formação da Bainita → Resfrimaneto Lento … Ambiente

40. Aula 11
Diagramas TTT
Formação da Perlita → Resfrimaneto Muito Lento … Forno

41. Aula 11
Tratamentos Térmicos
→ Temperatura de
Homogeneização
Planejamento do
Resfriamento →

42. Aula 11
Resumo do Curso …
Capítulos → 15-18, 25, e 41.
Capítulos → 1-12.
Bibliografia Complementar → Ohring e Callister.