O documento descreve o diagrama de fases do sistema ferro-carbono, apresentando: 1) As fases sólidas presentes no diagrama como ferrita, austenita e cementita e suas respectivas composições; 2) As reações que ocorrem na faixa de composição dos aços, incluindo a reação eutetóide na formação da perlita; 3) Como se desenvolvem as microestruturas em ligas Fe-C, formando perlita, ferrita e cementita.

1. DIAGRAMA DE FASES
FERRO – CARBONO
Felipe Rodrigues de Moura Eng. Prod. 3ºD

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. AÇO EUTETÓIDE: PERLITA
PERLITA
CCeemmeenntittiata
FFeerrrritiata

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.