Upload
marinaldo-de-souza-lima
View
273
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 1/17
Tecnologia dosMateriais
E E
IVIV DIAGRAMADEDIAGRAMADE
1
U N I D A D
U N I D A D
EQUILÍBRIO
FERRO-CARBONO
EQUILÍBRIO
FERRO-CARBONO
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 2/17
CONTEÚDO DESTA UNIDADE• Introdução.
•
Definições: – Aços Carbono.
– Aços Liga.
– Ferro Fundido
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
2
•
Diagrama de Equilíbrio Fe-C: – Reações na Faixa de Composição dos Aços.
– Reações na Faixa de Composição dos Ferros Fundidos.
• Fatores que Influenciam na Posição das Linhas de Transformação do Diagrama de
Equilíbrio Fe-C.
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 3/17
INTRODUÇÃO• 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 tratamentostérmicos a que são submetidos normalmente.
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
3
•
Os diagramas de equilíbrio mostram as estruturas quese 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 ESTRUTURASADICIONAIS, não previstas nestes diagramas.
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 4/17
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-αααα (CCC). Apresenta
solubilidade de 0,008%p de C a temperatura ambiente e de nomáximo , 0,02%p a 727 ºC. Apresenta boa plasticidade.
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
4
–
AUSTENITA: solução de carbono em FERRO-γ (CFC). Conseguedissolver um teor de C muito mais alto do que a ferrita (até2,11%p a 1148 ºC). Não-magnético.
– CEMENTITA: (Fe3C) composto intermediário, o CARBETO DEFERRO, 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.
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 5/17
O diagrama de equilíbrio ferro-
carbono
, º C
1600
1400
1200
L
γ + LL + Fe3C
δ 1394 ºC
1538 ºC
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
A B
CD
E
N
J
5
T e m p e r a t u
r
Composição, %p C
1 2 3 4 5 6 6,70
1000
800
600
400
Fe3C
αααα + Fe3C
γ + Fe3C
γ, u n
αααα + γ
αααα
4,302,14
0,76
912 ºC
727 ºC
1148 ºCF
G
SP K
Solidus
A1
A3
Q
0,022
AÇOS0,08 ≤ %C ≤ 2,11
FERROS FUNDIDOS%C ≥ 2,11 F
e
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 6/17
O DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO-
CARBONO SIMPLIFICADO
a , º C
1600
1400
1200 CD
EF
L
γ + L L + Fe3C
A
B1394 ºC
1538 ºC
Transformações do Fe PURO
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
6
T e m p e r a t u
Composição, %p C
1 2 3 4 5 6 6,70
1000
800
600
400
SP K
4,302,141148 ºColidus
0,76
A3
,
αααα, ferrita 0,022
727 ºCA1
Fe3C,cementita
αααα + γ
γ + Fe3C
αααα + Fe3C
AUSTENITA• CFC• Não-magnética
CEMENTITA• Frágil• ResistenteFERRITA
• CCC• Boa plasticidade
REAÇÃO EUTÉTICA (1148ºC)L(4,3%p) γγγγ(2,14%p) +
Fe3C(6,7%p)
REAÇÃO EUTETÓIDE (727ºC)γγγγ(0,76%p) αααα(0,022%p) +Fe3C(6,7%p)
G
Q
912 ºC
tempo
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 7/17
REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO
DOS AÇOS
, º C
1600
1400
1200
L
Fe3Cγ + LL + Fe3C
δ 1394 ºC
1538 ºC
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
resfriamento
a uecimentoγ(0,76 %p C) αααα(0,022 %p C) + Fe3C( 6,7 %p C)
REAÇÃO EUTETÓIDE DOS AÇOS (a 727 ºC)
7
Fe3C, cementita
T e m p e r a t u
r
Composição, %p C
1 2 3 4 5 6 6,70
1000
800
600
400
αααα + Fe3C
γ + Fe3C
γ, u n
αααα + γ
αααα
4,302,14
0,76
0,022912 ºC
727 ºC
αααα + Fe3Cαααα
0,76 727 ºC
γ + Fe3C
αααα + Fe3C
αααα αααα + γ
γ
0,022
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 8/17
AÇO EUTETÓIDE
γ
γγ
γ + Fe3C
( º C )
900
1000
1100AÇO EUTETÓIDE
(0,76%p C)
REAÇÃOEUTETÓIDE
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
8
αααα + γ
αααα + Fe3C
αααα
727 ºC
Fe3Cαααα
T e m p e r a t u
r
1,0 2,0400
500
600
700
800
Composição, %p C
0,766,7
CFe3C = 6,7Cαααα
= 0,022
PERLITA
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 9/17
AÇO EUTETÓIDE: PERLITA
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
9
PERLITA
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 10/17
Perlita• Mecanismo de formação da PERLITA a partir da AUSTENITA:
CC
αααα C Direção do
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
10
Fe3C
αααα
αααα C
CC
C
γ
perlita
Fe3C
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 11/17
AÇO HIPOEUTETÓIDE
γγ +
Fe3C
( º C )
900
1000
1100AÇO
HIPOEUTETÓIDE(<0,76%p C)
γγ
γ γ
γγREAÇÃO
EUTETÓIDE
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
11
αααα + γ
αααα + Fe3C
727 ºC
T e m p e r a t u
r
1,0 2,0400
500
600
700
800
Composição, %p C
0,766,7
PERLITA = Fe3C +αααα-eutetóide
γ
γ
γγ
γ γ
γ
αααα pró-eutetóide
C0
αααα
CFe3C = 6,7Cαααα
= 0,022
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 12/17
AÇO HIPOEUTETÓIDE: PERLITA +
FERRITA PRÓ-EUTETÓIDE
FERRITA PRÓ-
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
12
Aço hipoeutetóide com 0,38 %p C. Ferrita pró-eutetóide (grãos claros) e perlita (grão lamelares)
PERLITA
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 13/17
AÇO HIPEREUTETÓIDE
γ
γ +Fe3C
( º C )
900
1000
1100AÇO
HIPEREUTETÓIDE(>0,76%p C)
γγ
REAÇÃOEUTETÓIDE
γγ
γ γ
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
13
αααα + γ
αααα + Fe3C
727 ºC
T e m p e r a t u
r
1,0 2,0400
500
600
700
800
Composição, %p C
0,76
6,7
PERLITA = αααα +Fe3C-eutetóide
γ γ
C0
γγ
γ γ
γ
Fe3C pró-eutetóide
αααα
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 14/17
AÇO HIPEREUTETÓIDE: PERLITA +
CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE
Aço hipereutetóide com 1,4
%p C. Perlita (grãolamelares) e cementita pró-eutetóide (rede clara noscontornos da perlita)
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
14
PERLITA
CEMENTITAPRÓ-EUTETÓIDE
Essa rede de cementita,dura e frágil, REDUZ ATENACIDADE material,
favorecendo a propagaçãode trincas.
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 15/17
MICROESTRUTURA DOS AÇOS
(CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO)• Microconstituintes e fases formadas durante o resfriamento
em CONDIÇÕES DE EQUILÍBRIO:
AÇO %p C Microconstituintes Fases
-
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
15
HIPOEUTET IDE < 0,76
PERLITA
CEMENTITA (Fe3C)
EUTETÓIDE = 0,76 PERLITAFERRITA (αααα) eCEMENTITA (Fe3C)
HIPEREUTETÓIDE > 0,76CEMENTITA PRÓ-EUTETÓIDE + PERLITA
FERRITA (αααα) eCEMENTITA (Fe
3C)
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 16/17
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS
EM FUNÇÃO DO TEOR DE C
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
120110
100
90
80
60
50
40
a à t r a ç ã o
o ( % )
e l l
240220
200
180
160
16
7060
50
40
3020
10
30
20
10 L i m i t e
d e r e s i s t ê n
c i
( k g f / m m
2 )
A l o n g a m e
n
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
D u r e z a B r
i n
140120
100
80
6040
20Alongamento
Limite de resistência à tração
Dureza Brinell
%p C
5/13/2018 Aula 4 Diagrama de Equilbrio Ferro Carbono - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aula-4-diagrama-de-equilbrio-ferro-carbono 17/17
REAÇÕES NA FAIXA DE COMPOSIÇÃO
DOS FERROS FUNDIDOS
, º C
1600
1400
1200
L
Fe3Cγ + LL + Fe3C
δ 1394 ºC
1538 ºC
Tecnologia dos Materiais
Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono
resfriamento
a uecimentoL(4,30 %p C) γ(2,11 %p C) + Fe3C( 6,7 %p C)
REAÇÃO EUTÉTICA DOS FERROS FUNDIDOS (a 1148 ºC)
17
Fe3C, cementita
T e m p e r a t u
r
Composição, %p C
1 2 3 4 5 6 6,70
1000
800
600
400
αααα + Fe3C
γ + Fe3C
γ, u n
αααα + γ
αααα
4,302,14
0,76
0,022912 ºC
727 ºC
γ + Fe3C
L + Fe3Cγ + L
L
1148 ºC 4,3 %p C
1148 ºC