O documento apresenta um resumo sobre o diagrama de fases Ferro-Carbono (Fe-C), descrevendo suas principais fases e pontos característicos, como a eutética e o eutetóide. O diagrama Fe-Fe3C é o mais relevante para estudos de aços e ferros fundidos, apresentando as fases ferrita, austenita e cementita em equilíbrio.

1. Introdução a
Ciência dos
Materiais
Diagrama Ferro-Carbono
1 Prof. André Carvalho

2. 2
DIAGRAMAS Fe-C e Fe-Fe3C
Existem dois tipos de diagramas Fe-C:
O diagrama Fe-C estável, que mostra o equilíbrio entre
o Fe e a grafita;
 E o diagrama Fe-Fe3C, metaestável, que apresenta o
equilíbrio entre o ferro e a cementita (Fe3C).
 Em virtude das velocidades de resfriamento vigentes no
processamento dos aços serem elevadas em relação as
condições de equilíbrio, o diagrama empregado como
ferramenta para o estudo de aços ao carbono e ferros
fundidos brancos é o diagrama Fe - Fe3C.

3. 3
DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C -TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA
+l
CCC
+l
l+Fe3C
CFC
+Fe3C
+ 
CCC
+Fe3C
As fases ,  e  são soluções sólidas
com Carbono intersticial

4. 4
FERRO PURO
• FERRO  = FERRITA
• FERRO  = AUSTENITA
• FERRO  = FERRITA 
• TF= 1534 C CARBONO
 Nas ligas ferrosas as fases ,  e  FORMAM
soluções sólidas com Carbono intersticial

5. 5
Fases presentes no diagrama Fe – Fe3C
Ferrita ou ferro α -
 Forma estável do ferro puro à
temperatura ambiente.
 Estrutura CCC.
 Apenas pequenas
concentrações de carbono são
solúveis na ferrita.
 (solubilidade máxima: 0,022%p
de carbono a 727 0C).
 Propriedades:
 Dúctil
 Magnética abaixo de 768 0C
 massa específica 7,88 g/cm3

6. 6
Fases presentes no diagrama Fe – Fe3C
Austenita ou fase γ do ferro
 Não é estável abaixo de 727 0C.
 Solubilidade máxima de
carbono: 2,14%p a 1147 0C.
 Não-magnética.
Ferrita δ:
 estável somente a temperaturas
elevadas – sem importância
tecnológica
Cementita (Fe3C)
 Forma-se quando o limite de C
é excedido na ferrita α.
 Também coexiste com a fase γ
entre 727 0C e 1147 0C.
 Mecanicamente: dura e frágil

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Sistema Fe-Fe3C
• Ferro Puro= até 0,02% de Carbono
• Aço= 0,02 até 2,06% de Carbono
• Ferro Fundido= 2,1-4,5% de Carbono
• Fe3C (CEMENTITA)=
Forma-se quando o limite de
solubilidade do carbono é
ultrapassado (6,7% de C)

8. 8
Eutética
Peritética
Eutetóide

9. PONTOS IMPORTANTES DO
SISTEMA Fe-Fe3C (EUTÉTICO)
 LIGA EUTÉTICA: corresponde à liga de
mais baixo de fusão
 Líquido → fase γ(austenita) + cementita
 Temperatura= 1148 C
 Teor de Carbono= 4,3%
 As ligas de Ferro fundido de 2,1-4,3% de C são
chamadas de ligas hipoeutéticas (comerciais).
 As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C são
chamadas de ligas hipereutéticas.

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PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTETÓIDE)
• LIGA EUTETÓIDE  corresponde à liga de mais
baixa temperatura de transformação sólida
Austenita → FASE  (FERRITA) + Cementita
• Temperatura= 725 C
• Teor de Carbono= 0,8 %
• Aços com 0,02-0,8% de C são chamadas de aços hipoeutetóides
• Aços com 0,8-2,1% de C são chamadas de aços hipereutetóides

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MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE
Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
• É similar ao eutético
• Consiste de lamelas alternadas de fase  (ferrita) e
Fe3C (cementita) chamada de
PERLITA
• Propriedades mecânicas da perlita
• intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e
cementita (dura e frágil)

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MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE

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MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE
RESFRIADO LENTAMENTE
Somente Perlita

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MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE
Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio

15. Baixo Carbono
AÇO BAIXO CARBONO < 0,3% C
 Baixa Dureza e alta ductilidade;
 Bons para trabalhos mecânico e soldagem;
 Não são temperáveis;
 Utilizados na construção de prédios, pontes, navios,
automóveis.
 Estrutura é usualmente ferrítica e perlítica
 Entre as suas aplicações típicas estão as chapas
automobilística, perfis estruturais e chapas utilizadas
na fabricação de tubos, construção civil, pontes

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MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO
AÇO COM ~0,2%C
Perlita
Ferríta (pró eutetóide )
As quantidades de ferríta e variam conforme a % de carbono e podem
ser determinadas pela regra das alavancas

17. Médio Carbono
 São aços de boa temperabilidade em água
 Apresentam a melhor combinação de
tenacidade e ductilidade e resistência
mecânica e dureza
 São os aços mais comuns, tendo inúmeras
aplicações em construção : rodas e equipamentos
ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras
peças de máquinas que necessitam de elevadas resistências mecânica
e ao desgaste tenacidade
 Quando temperados e revenidos atingem boa tenacidade e
resistência.
 Os tratamentos térmicos são realizados com taxas de resfriamento
elevadas e com seções finas.
 São utilizados em rodas, equipamentos ferroviários, e peças que
necessitam de alta resistência mecânica.
AÇO MÉDIO CARBONO  0,3-0,6% C

18. 18
MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR DE CARBONO
RESFRIADOS LENTAMENTE
AÇO COM
~0,45%C
Ferrita Perlita

19. PROPRIEDADES DOS AÇOS ALTO CARBONO
 Apresentam baixa conformabilidade e tenacidade
 Apresentam alta dureza e elevada resistência ao desgaste
 Quando temperados são frágeis
 Apresentam elevada dureza e resistência após a têmpera.
 São comumente utilizados em trilhos, engrenagens,
componentes sujeitos ao desgaste (martelo).
AÇO ALTO CARBONO  > 0,6% C

20. 4)

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MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE
Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
Teor de Carbono = 0,8-2,06 %

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24. 24
Aços classificação – ABS (American Bureau of Shipping)
RULES FOR MATERIALS AND WELDING 2009
PART 2

25. 25 May 30, 2011