Introdução a tecnologia dos materiais Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng CENTRO FEDERAL DE...

Introdução a Introdução a tecnologia dos tecnologia dos

materiaismateriais

Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. EngProf. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINAUNIDADE DE ENSINO DE FLORIANÓPOLISDEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL MECÂNICA - DAMM

E-mail: pavanati@cefetsc.edu.br

ProProIn IIn I

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Diagramas de faseDiagramas de faseDiagramas de Fase ou de Equilíbrio Diagramas de Fase ou de Equilíbrio Diagramas de Fase ou de Equilíbrio Diagramas de Fase ou de Equilíbrio

1. IMPORTÂNCIA:- Dá informações direta sobre as fases presentes no

material em função da temperatura e composição- Conhecendo as fases pode-se estimar o tipo de

microestrutura presente e daí as propriedades

- Permite a visualização da solidificação e fusão

- Dá informações sobre outros fenômenos

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Diagramas de faseDiagramas de fase

LIMITE DE SOLUBILIDADE: é a concentração máxima de átomos de soluto que pode dissolver-se no solvente, a uma dada temperatura, para formar uma solução sólida.

Diagramas de Fase ou de Equilíbrio Diagramas de Fase ou de Equilíbrio Diagramas de Fase ou de Equilíbrio Diagramas de Fase ou de Equilíbrio

Quando o limite de solubilidade é ultrapassado forma-se Quando o limite de solubilidade é ultrapassado forma-se uma segunda fase com composição distintauma segunda fase com composição distinta

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Diagramas de faseDiagramas de fase

Diagramas de Fase ou de Equilíbrio – Sistema Binário Diagramas de Fase ou de Equilíbrio – Sistema Binário Diagramas de Fase ou de Equilíbrio – Sistema Binário Diagramas de Fase ou de Equilíbrio – Sistema Binário

Isomorfo - quando a solubilidade é completa (Exemplo: Sistema Cu-Ni)

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Diagramas de faseDiagramas de fase

- Fases presentes - localiza-se a temperatura e composição desejada e verifica-se o número de fases presentes

- Composição química das fases usa-se o método da linha de conexão (isoterma – linha horizontal do diagrama de fases)

Para um sistema monofásico a composição é a mesma da liga

- Percentagem das fases - (quantidades relativas das fases) regra da alavanca

Interpretação do diagrama de equilíbrioInterpretação do diagrama de equilíbrioInterpretação do diagrama de equilíbrioInterpretação do diagrama de equilíbrio

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Diagramas de faseDiagramas de fase

Comp. Liq= 32% de Ni e 68% de CuComp. Sol. = 45% de Ni e 55% de Cu

Interpretação do diagrama de equilíbrioInterpretação do diagrama de equilíbrioInterpretação do diagrama de equilíbrioInterpretação do diagrama de equilíbrio

Linha de conexão

(isoterma)

Linha de conexão

(isoterma)

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Diagramas de faseDiagramas de fase

• Composição das fases

• Percentagem das fases

Fase líquida

Fase sólida

Comp. Liq= 31,4% Ni e 68,9%CuComp. Sol. = 42,5,4 %Ni e %57,5Cu

L = S R+S

S = R R+S

L = C-C0

C-CL

L = Co-CL

C-CL

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Diagramas de faseDiagramas de faseMudança na composição das fases durante o processo de solidificaçãoMudança na composição das fases durante o processo de solidificaçãoMudança na composição das fases durante o processo de solidificaçãoMudança na composição das fases durante o processo de solidificação

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Diagramas de faseDiagramas de faseSistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários

Diagrama Chumbo-Estanho

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Diagramas de faseDiagramas de fase

Reação eutética:

Líquido + • Neste caso a solidificação processa-se como num

metal puro, no entanto o produto é 2 fases sólidas distintas.

Microestrutura do eutético:

LAMELAR camadas alternadas de fase e .

Ocorre desta forma porque é a de menor percurso para a difusão

Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários

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Diagramas de faseDiagramas de fase

Líquido +

LINHA SOLVUS

() + ()

Indica solubilidade

Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários

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Diagramas de faseDiagramas de fase

• HIPOEUTÉTICO COMPOSIÇÃO MENOR QUE O EUTÉTICO

• HIPEREUTÉTICO COMPOSIÇÃO MAIOR QUE O EUTÉTICO

Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários Sistemas eutéticos binários

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Diagramas de faseDiagramas de fase

• Região preta é a fase primária rica em Pb

• Lamelas são constituídas de fase rica em Pb e fase rica em Sn

Sistemas eutético binário – Pb-Sn microestrutura Sistemas eutético binário – Pb-Sn microestrutura Sistemas eutético binário – Pb-Sn microestrutura Sistemas eutético binário – Pb-Sn microestrutura

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Diagramas de faseDiagramas de faseDiagrama Ferro - Carbono Diagrama Ferro - Carbono Diagrama Ferro - Carbono Diagrama Ferro - Carbono

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Diagramas de faseDiagramas de fase

FERRO PURO

• FERRO = FERRITA• FERRO = AUSTENITA• FERRO = FERRITA • TF= 1534 C• As fases , e são

soluções sólidas com Carbono intersticial

cfc

ccc

ccc

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Diagramas de faseDiagramas de fase

FERRITA AUSTENITA

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Diagramas de faseDiagramas de fase

FERRO = FERRITA

• Estrutura= ccc• Temperatura “existência”= até

912 C• Fase Magnética até 768 C

(temperatura de Curie)• Solubilidade máx do

Carbono= 0,002% a 727 C• É mole e dúctil

FERRO = AUSTENITA

• Estrutura= cfc (tem + posições intersticiais)

• Temperatura “existência” = 912 -1394C

• Fase Não-Magnética• Solubilidade máx do

Carbono= 2,14% a 1147 C

• É mais dura

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Diagramas de faseDiagramas de fase

• Ferro Puro= até 0,008% de Carbono• Aço= 0,008 até 2,1% 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)

Sistema Fe-FeSistema Fe-Fe33CCSistema Fe-FeSistema Fe-Fe33CC

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Diagramas de faseDiagramas de faseSistema Fe-FeSistema Fe-Fe33C - EutetóideC - EutetóideSistema Fe-FeSistema Fe-Fe33C - EutetóideC - Eutetóide

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Diagramas de faseDiagramas de fase

Perlita

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Diagramas de faseDiagramas de faseSistema Fe-Fe3C - EutetóideSistema Fe-Fe3C - EutetóideSistema Fe-Fe3C - EutetóideSistema Fe-Fe3C - Eutetóide

100% Perlita

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Diagramas de faseDiagramas de faseSistema Fe-Fe3C - hipoeutetóideSistema Fe-Fe3C - hipoeutetóideSistema Fe-Fe3C - hipoeutetóideSistema Fe-Fe3C - hipoeutetóide

Ferrita

Perlita

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Diagramas de faseDiagramas de faseSistema Fe-Fe3C - hipereutetóideSistema Fe-Fe3C - hipereutetóideSistema Fe-Fe3C - hipereutetóideSistema Fe-Fe3C - hipereutetóide

Cementita Fe3C

Perlita