Chapter 10 -

Tecnologia dos Materiais:

Prof: Bruno Bellini Medeiros

Universidade Tecnolgica Federal do Paran

Campus Pato Branco

Cursos de Cincias e Engenharias

18/05/2015

Curvas TTT (transformao tempo-temperatura

Chapter 10 -

2

Taxa de transformao de fases

Cintica Estudo das taxas de transformaes de fase

Para determinar a taxa de transformao medir a frao da reao que se processou

em funo do tempo (mantendo a

temperatura constante)

Nucleao e crescimento

Chapter 10 - 3

Transformaes & superesfriamento

Para transformao ocorre deve Se resfriar abaixo de 727C

(i.e., deve superfriar)

transf. Eutetide(Sistema Fe-Fe3C): g a + Fe3C 0.76 %p C

0.022 %p C 6.7 %p C

Fe

3C

(ce

me

ntita

)

1600

1400

1200

1000

800

600

400 0 1 2 3 4 5 6 6.7

L

g (austenita)

g +L

g +Fe3C

a +Fe3C

L+Fe3C

d

(Fe) C, %p C

1148C

T(C)

a

ferrita 727C

Eutetide: Resfriamento Equil.: Ttransf. = 727C

DT

Superesfriamento Ttransf. < 727C

0.7

6

0.0

22

Adapted from Fig.

9.24,Callister & Rethwisch

8e. (Fig. 9.24 adapted from

Binary Alloy Phase

Diagrams, 2nd ed., Vol. 1,

T.B. Massalski (Ed.-in-

Chief), ASM International,

Materials Park, OH, 1990.)

Chapter 10 - 4

A transformao eutetide Fe-Fe3C

Perlita Grossa formada a maiores temperaturas relativamente macia

Perlita Fina formada a menores temperaturas relativamente dura

Transformao de austenita para perlita:

Adapted from

Fig. 9.15,

Callister &

Rethwisch 8e.

g a a a a

a

a

perlita Direo de crescimento

Austenita (g)

Contorno de gro

cementita (Fe3C)

Ferrita (a)

g

Para esta transformao, a taxa aumenta com

[Teutetide T ] (i.e., DT). Adapted from Fig. 10.12,

Callister &

Rethwisch 8e.

675C

(Menor DT )

0

50

y (

% p

erlita)

600C

(Maior DT ) 650C

100

Difuso de C Durante a transformao

a

a

g g

a Difuso

de

carbono

Chapter 10 -

Perlita grossa e fina

5

Chapter 10 - 6

Adapted from Fig. 10.13,Callister &

Rethwisch 8e. (Fig. 10.13 adapted from H.

Boyer (Ed.) Atlas of Isothermal

Transformation and Cooling

Transformation Diagrams, American

Society for Metals, 1977, p. 369.)

Generao de diagramas de transformao

isotrmica

O sistema Fe-Fe3C, para C0 = 0.76 %p C Uma temperatura de transformao de 675C.

100

50

0 1 10 2 10 4

T = 675C

y,

% t

ran

sfo

rma

do

tempo (s)

400

500

600

700

1 10 10 2 10 3 10 4 10 5

Austenita (estvel) TE (727C) Austenita

(instvel)

Perlita

T(C)

tempo (s)

Transformao isotrmica a 675C

Considere:

Chapter 10 - 7

Composio eutetide, C0 = 0.76 %p C Comea a T > 727C resfriamento rpido at 625C mantem T (625C) constante (tratamento isotrmico)

Adapted from Fig.

10.14,Callister &

Rethwisch 8e. (Fig. 10.14

adapted from H. Boyer

(Ed.) Atlas of Isothermal

Transformation and

Cooling Transformation

Diagrams, American

Society for Metals, 1997,

p. 28.)

Transformao Isotrmica Austenita para Perlita

400

500

600

700

Austenita (estvel) TE (727C)

Austenita

(instvel) Perlita Grosseira

T(C)

1 10 10 2 10 3 10 4 10 5

tempo (s)

g g

g

g g

g

Perlita fina

Chapter 10 - 8

Transformaes envolvendo

composies no eutetides

Composio hipereutetide Cementita proeutetide

Considere C0 = 1.13 %p C

a

TE (727C)

T(C)

tempo (s)

A

A

A +

C

P

1 10 102 103 104

500

700

900

600

800

A +

P

Adapted from Fig. 10.16,

Callister & Rethwisch 8e. Adapted from Fig. 9.24,

Callister & Rethwisch 8e.

Fe

3C

(ce

me

ntita

)

1600

1400

1200

1000

800

600

400 0 1 2 3 4 5 6 6.7

L

g (austenita)

g +L

g +Fe3C

a +Fe3C

L+Fe3C

d

(Fe) C, %pC

T(C)

727C DT

0.7

6

0.0

22

1.1

3

Chapter 10 - 9

10 10 3

10 5

tempo (s) 10

-1

400

600

800

T(C) Austenita (estvel)

200

P

B

TE A

A

Bainita: Outro produto de

transformao Fe-Fe3C Bainita: -- Partculas alongadas Fe3C em uma

matriz de ferrita a Diag.transf. isotrmico, C0 = 0.76 %p C

Adapted from Fig. 10.18,

Callister & Rethwisch 8e.

Adapted from Fig. 10.17, Callister &

Rethwisch 8e. (Fig. 10.17 from Metals

Handbook, 8th ed., Vol. 8, Metallography,

Structures, and Phase Diagrams, American

Society for Metals, Materials Park, OH,

1973.)

Fe3C

(cementite)

5 mm

a (ferrite)

100% bainita

100% perlita

Bainita superior 300-540C Bainita inferior 200-300C

A+B

A

+ P

Chapter 10 - 10

Cementita globulizada: -- Partculas de Fe3C em uma matriz de

ferrita-a -- formao requer difuso

-- aquecimento da bainita ou perlita a

temperaturas logo abaixo do

eutetide(700C) por longos tempos (18-24 horas)

-- Fora motriz reduo da rea interfacial de Ferrita-a/Fe3C

Cementita globulizada: Outra

Microestrutura para o sistema Fe-Fe3C

Adapted from Fig. 10.19, Callister &

Rethwisch 8e. (Fig. 10.19 copyright

United States Steel Corporation,

1971.)

60 mm

a

(ferrita)

(cementita)

Fe3C

Chapter 10 - 11

Martensita: -- g(CFC) para Martensita (TCC)

Adapted from Fig. 10.21, Callister &

Rethwisch 8e. (Fig. 10.21 courtesy

United States Steel Corporation.)

Adapted from Fig. 10.20,

Callister & Rethwisch 8e.

Martensita: produto fora de equilibrio

Agulhas de Martensita Austenita

60

mm

x x x

x

x

x

C

Fe

Adapted from

Fig. 10.22,

Callister &

Rethwisch 8e.

Diagrama de transf. isotrmica

transformao g para martensita (M) -- rpida! (ausncia de difuso)

-- % transf. depende somente da T

para a qual ela resfriada rapidamente

10 10 3

10 5 tempo (s) 10 -1

400

600

800

T(C) Austenita (estvel)

200

P

B

TE A

A

M + A M + A

M + A

0% 50% 90%

Chapter 10 - 12

g (CFC) a (CCC) + Fe3C

Formao da Martensita

Resfriam.lento

Aquecimento

(revenido)

Tempera

M (TCC)

Martensita (M) Fase nica

Estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado (TCC)

Transformao sem difuso TCC se C0 > 0.15 %p C

TCC poucos planos de deslizamento dura e frgil

Chapter 10 - 13

Problema exemplo tratamento trmico

isotrmico

No diagrama de transformao isotrmica para liga

Fe-C comp. euttica, especifique a natureza da

microestrutura final (microconstituinte e

porcentagem aprox.) Ti=760C

a) Resf. rpido at 350C manter 104s, resf. at temp. ambiente

b) Resf. rpido at 250C manter 100s, resf. at temp. ambiente

c) Resf. rpido at 650C manter 20s, Resf. rpido at 400C manter 103s, resf. at temp. ambiente

Chapter 10 -

Resoluo problema - exemplo

14

Chapter 10 - 15

Transformao de fases de ligas

Efeito da adio de outro elementos

Change transition temp.

Cr, Ni, Mo, Si, Mn

retardam a reao g a + Fe3C

(e formao de perlita, bainita)

Adapted from Fig. 10.23,

Callister & Rethwisch 8e.

Chapter 10 - 16

Adapted from Fig. 10.25,

Callister & Rethwisch 8e.

Diagrama de transformao por

resfriamento contnuo (TRC)

Converso do diagrama de transformo isotrmica para diagrama de transformao por resfriamento contnuo (TRC)

Curva de resfriamento

Chapter 10 -

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Diagrama de transformao por

resfriamento contnuo (TRC)

Chapter 10 -

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Diagrama de transformao por

resfriamento contnuo (TRC)

Chapter 10 -

19

Diagrama de transformao por

resfriamento contnuo (TRC)

Chapter 10 -

Propriedades mecnicas

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Chapter 10 -

21

Propriedades mecnicas

Chapter 10 -

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Propriedades mecnicas

Chapter 10 -

23

Propriedades mecnicas

Chapter 10 -

24

Propriedades mecnicas

Chapter 10 -

Resumo

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Resis

tn

cia

Dutilid

ad

e

Martensita Martensita R.

bainita Perlita fina

Perlita grossa Cementita glob.

Tendncias Gerais

Chapter 10 -

26

Martensita revenida

Chapter 10 -

Resumo

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