ARTIGO - Equilibrio Dos Acos

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Constituintes estruturais de equilbrio dos aosAustenita: uma soluo slida de carbono em ferro gama. Somente estvel as temperaturas superiores a 723 C, desdobrando-se por reao eutetide, a temperaturas inferiores, em ferrita e cementita. Somente pode aparecer austenita a temperatura ambiente nos aos austenticos, nesse caso, a austenita estvel a temperatura ambiente. deformvel como o ferro gama, pouco dura, apresenta grande resistncia ao desgaste, magntica, e o constituinte mais denso dos aos e no atacada por reagentes. A resistncia da austenita retida temperatura ambiente oscila entre 80 e 100 daN/mm2 e alongamento entre 20 e 25 %. Pode dissolver at 1,7 1,8 % de carbono. Apresente rede cristalogrfica cbica de face centrada. Ferrita: Este constituinte est formado por uma soluo slida de insero de carbono em ferro alfa. o constituinte mais mole dos aos porm o mais tenaz, e o mais malevel, sua resistncia a trao de 28 daN/mm2 e alongamento de 35%. Sua solubilidade mxima de 0,008 %. Pode tambm manter em soluo de substituio a outros elementos tais como Si, P, Ni, Cr, Cu, que aparecem nos aos, bem como impurezas como elementos de ligao. A ferrita apresenta-se nos aos como constituinte e misturada com a cementita para formar parte da perlita. Se o ao muito pobre em carbono, sua estrutura est formada quase que totalmente por gros de ferrita cujos limites podem ser revelados facilmente com o microscpio, depois de um ataque com cido ntrico diludo. Os gros so equiaxiais. Perlita: Formada por uma mistura eutetide de duas fases, ferrita e cementita, produzida a 723 C quando a composio de 0,8 %. Sua estrutura est constituda por lminas alternadas de ferrita e cementita, sendo a espessura das lminas de ferrita superior ao das de cementita, estas ltimas ficam em relevo depois do ataque com cido ntrico. A perlita mais dura e resistente que a ferrita, porm mais branda e malevel que a cementita. Apresenta-se em forma laminar, reticular e globular. Cementita: o constituinte que aparece em fundies e aos. o carboneto de ferro, de frmula Fe3C. muito frgil e duro, apresentando mais de 840 Vickers, e muito resistente ao cisalhamento. Em baixas temperaturas ferromagntico e perde esta propriedade a 212 C (ponto de Curie). O ponto de fundio acima de 1950 C, e termodinamicamente instvel a temperaturas inferiores a 1200 C. Bainita: o constituinte que se obtm na transformao isotrmica da austenita quando a temperatura do banho de resfriamento de 250 a 500 Apresenta 2 tipos C. de estrutura: a bainita superior de aspecto arborescente formada a 500 580 composta por uma matriz ferrtica contendo carbonetos e a bainita inferior, C, formada a 250 400 C, tem um aspecto similar a martensita e est constituda

por agulhas alargadas de ferrita que contm placas finas de carboneto. A bainita tem dureza que vai de 40 a 60 HRc. Sorbita: obtida com um revenimento depois da tmpera. Ao realizar o aquecimento a martensita experimenta uma srie de transformaes e no intervalo compreendido entre 400 e 650 a antiga martensita perdeu tanto carbono, C que se converteu em ferrita. A estrutura a obtida conhecida como sorbita. Martensita: uma soluo slida, intersticial, supersaturada de carbono em ferro alfa. o constituinte estrutural da tmpera dos aos e sua microestrutura apresenta-se na forma de agulhas cruzadas. Os tomos de ferro esto como na ferrita, nos vrtices. Os tomos de carbono esto nas faces e nas arestas, apresenta por isso uma rede distorcida. Esta distoro da rede a responsvel pela dureza da martensita. Apresenta uma rede tetragonal. Suas caractersticas mecnicas so resistncia a trao entre 170 250 kg/mm2, dureza HRC entre 50 60, alongamento de 0,5 % e magntica.

Ferros & aos - Alguns conceitos bsicosIntroduo Ferro o metal mais utilizado pelo homem. A abundncia dos minerais, o custo relativamente baixo de produo e as mltiplas propriedades fsico-qumicas que podem ser obtidas com adio de outros elementos de liga so fatores que do ao metal uma extensa variedade de aplicaes. Alguns metais, como o cobre por exemplo, podem ser usados no estado quimicamente quase puro. Entretanto, isso no ocorre com o ferro. No uso prtico, est sempre ligado ao carbono e a outros elementos e, assim, no mbito da cincia dos materiais e tambm na linguagem do dia-a-dia, a palavra "ferro" deve ser entendida como uma liga dos elementos qumicos ferro, carbono e outros. Ao a denominao genrica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produo e podendo conter outros elementos de liga propositalmente adicionados. Se o ao no contm estes ltimos, chamado especificamente de ao-carbono. Do contrrio, ao-liga. Ferro fundido a designao genrica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,11%. Produo metalurgia do ao, d-se o nome de siderurgia. Neste tpico esto algumas informaes resumidas sobre a produo siderrgica, sem maiores detalhes.

Figura 01 A produo do ao a partir do minrio se d pela reduo qumica do xido nele contido com o carbono. O equipamento usado um forno de formato cilndrico vertical e de grande altura, por isso chamado de alto forno. So basicamente trs os ingredientes que so dispostos no alto forno (fisicamente alimentados na parte superior do forno atravs de transportadores e outros equipamentos): 1) O minrio de ferro, isto , a substncia que contm o xido. 2) O calcrio (rocha base de carbonato de clcio) para remover impurezas. 3) O coque, que o agente combustvel e redutor. Coque normalmente produzido na prpria siderrgica, atravs da queima parcial do carvo mineral. Isto necessrio para remover o material voltil do carvo e, assim, aumentar sua resistncia mecnica de forma a suportar a carga de minrio e calcrio. O gs que sai da parte superior do forno destilado para obter produtos como benzol, naftalina e outros. Aps este processo, o gs ainda tem poder combustvel e pode ser usado na prpria siderrgica ou distribudo para outros consumidores.

Figura 02 O processo consumidor intensivo de ar. Para cada tonelada de ferro produzida, so usadas cerca de 2 t de minrio, 0,5 t de calcrio, 1 t de coque e 4 t de ar. E, como subprodutos, cerca de 0,5 t de escria e 6 t de gs. O ferro que sai do alto forno, chamado ferro-gusa, contm elevados teores de carbono e de impurezas.

Para o refino do ferro-gusa de forma a transform-lo em ao comercialmente utilizvel, existem processos diversos, entre os quais, o Siemens-Martin, que consiste no aquecimento, por determinado perodo, do ferro-gusa misturado com sucata de ao, em temperaturas na faixa de 1650 C. Esquema simplificado conforme Figura 02. O equilbrio ferro-carbono Alguns elementos qumicos apresentam variedades alotrpicas, isto , estruturas cristalinas diferentes que passam de uma para outra em determinadas temperaturas, chamadas temperaturas de transio. O ferro apresenta 3 variedades, conforme a seguir descrito. Ao se solidificar (temperatura de aproximadamente 1540 o ferro apresenta C), estrutura cbica de corpo centrado, chamada de ferro delta (Fe ). Permanece nesta condio at cerca de 1390 C e, abaixo desta, transforma-se em ferro gama (Fe ), com estrutura cbica de face centrada. Abaixo de 912 C, readquire a estrutura cbica de corpo centrado, agora chamada de ferro alfa (Fe ). Continuando o resfriamento, a 770 ocorre o ponto de Curie, isto , C ele passa a ter propriedades magnticas. Entretanto, isto no se deve a um rearranjo da disposio atmica mas sim mudana do direcionamento da rotao dos eltrons (spin). Em outras pocas, tal fato no era conhecido e se julgava corresponder a uma variedade alotrpica, chamada de ferro beta. Ligado com o carbono, o comportamento das variedades alotrpicas do ferro e a solubilidade do carbono nele variam de forma caracterstica, dependendo da temperatura e do teor de carbono. Isto pode ser visto em forma de grfico, chamado diagrama de equilbrio ferro-carbono. Abaixo, definies dos termos usados para o diagrama: Austenita: a soluo slida do carbono em ferro gama. Ferrita: a soluo slida do carbono em ferro alfa. Cementita: o carboneto de ferro (Fe3C). Grafita: a variedade alotrpica do carbono (estrutura cristalina hexagonal). Obs: prximas ao ponto marcado com (*), existem na realidade linhas de equilbrio com o ferro delta, mas no so exibidas por razes de clareza e de pouco interesse prtico. A adio do carbono altera as temperaturas de transio das variedades alotrpicas em relao ao ferro puro, dependendo do seu teor. Exemplo: para um ao com cerca de 0,5% C, representado pela linha vertical I no diagrama, o ferro gama contido na austenita comea a se transformar em alfa na interseo com a linha A3 e est totalmente transformado no cruzamento com a linha A1, a 727 inferior aos 912 do ferro puro. C, C Importante lembrar que, abaixo de 727 no pode haver ferro gama. C, Somente a variedade alfa est presente.

O ponto F corresponde ao mximo teor de carbono que a austenita pode conter, isto , 2,11%. usado na distino do ao do ferro fundido. A solubilidade do carbono na ferrita muito pequena (mximo 0,008%) e pode ser considerada nula em muitos casos prticos. O ponto E (eutetide) a menor temperatura de equilbrio entre a ferrita e a austenita, correspondendo a cerca de 0,77% C. E os aos podem ser eutetides, hipoeutetides ou hipereutetides. Obs: o termo euttico se refere ao equilbrio entre fases lquida e slida. Neste caso, usamos o sufixo ide (= semelhante a) para indicar que o equilbrio ocorre entre fases slidas.

Figura 02

O teor de carbono do ao afeta o seu aspecto granulomtrico. Um ao com muito pouco carbono (digamos, menos de 0,01%), se resfriado lentamente, dever apresentar uma aparncia razoavelmente uniforme, pois a maior parte ser representada pela ferrita. Na Figura 02 (a), um possvel aspecto de uma microfotografia de um ao deste tipo.

Agora supomos um ao hipoeutetide com 0,5% de carbono, representado pela linha vertical I no diagram