Aula 7 - Curvas TTT Em Ligas de Ferro-carbono

8/17/2019 Aula 7 - Curvas TTT Em Ligas de Ferro-carbono

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MSc. Franciele Santos

Diagrama temperatura-tempo etransformação de ligas de Ferro-

Carbono

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Perlita

Formada a partir da austenita no pontoeutetóide, possui a ferrita, com baixo teor deCarbono, e a cementita, com alto teor decarbono. A temperatura desempenha um papel importante na taxa de transformação daaustenita em perlita. Uma forma convenientede representar a dependência dessatransformação, tanto em relação do tempoquanto em relação a temperatura é o diagramade transformação.

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Perlita

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Perlita

A linha horizontal acima está representando atemperatura eutetóide, acima dela apenas aaustenita irá existir. A transformação daaustenita em perlita irá ocorrer somente seuma liga for super-resfriada até abaixo datemperatura eutetóide. As curvas de inicio etérmino da reação são paralelas. À esquerdada curva, apenas a austenita estará presente,enquanto a direita, apenas a perlita. Entre asduas curvas, a austenita está em um processode transformação em perlita, e, dessa forma,

ambos os microconstituintes estarão presentes.4


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Perlita

Temperaturas imediatamente abaixo doeutetóide necessitam de tempos muito longos para que se tenha uma transformação de 50%e, portanto, a taxa de reação é muito lenta. Ataxa de transformação aumenta com adiminuição de temperatura, de modo que a540 ° C apenas aproximadamente 3 segundossão necessários para que a reação prossigaaté 50% de seu término.

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Perlita A razão entre as camadas de ferrita ecementita na perlita é de aproximadamente 8 para 1. entretanto, a espessura da camadadepende da temperatura na qual atransformação ocorre. Em temperaturas logoabaixo do eutetóide, são produzidas camadasrelativamente grossas, resultando em perl i ta grosseira . Com a diminuição da temperatura,as camadas ficam mais finas, devido a baixataxa de difusão dos átomos de carbono,

resultando na perl i ta f ina . 7


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Bainita Além da perlita, outros produtos são produzidosda transformação da austenita, um deles é abaini ta . Consiste nas fases ferrita e cementita. Seforma como agulhas ou como placas, dependendoda temperatura de transformação. Nenhuma fase proeutetóide de forma junto com a bainita. Abainita ocorre em temperaturas abaixo daquelasnas quais a perlita se forma. As transformações perlitica e bainiticas competem entre si, uma vez que a fração de uma liga tenha se transformadoem perlita ou bainita, a transformação do outro sóocorre com reaquecimento para formar austenita.

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Bainita

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Bainita

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ement ta g o u za a(esferoidita)

Se uma liga de aço com microestrututra tanto perlítica como bainítica é aquecida e mantidaem uma temperatura abaixo do eutetóide por um período de tempo suficientemente longo,uma outra microestrutura irá se formar.Chamada de cementita globulizada, ao invésdas lamelas de ferrita e cementita, a fase Fe3C,

aparece no formato esférico, disperso emferrita. A cementita globulizada possui umamaior ductilidade e menor dureza.

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ement ta g o u za a(esferoidita)

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Martensita

É formada quando ligas de ferro-carbono austenitizadassão resfriadas rapidamente (temperadas) até umatemperatura relativamente baixa (próxima a temperaturaambiente). A martensita é um estrutura monofásica quenão se encontra em equilíbrio, a qual resulta de umatransformação não difusional da austenita. Pode ser considerado como um produto de transformação quecompete com a perlita e bainita. A transformaçãomartensítica ocorre quando uma taxa de resfriamento érápida o suficiente para que prevenir a difusão docarbono. Não é exclusiva de ligas ferro-carbono. Comonão envolve difusão, ocorre quase queinstantaneamente, os grãos se nucleiam e crescem auma txa muito rápida. Os grãos apresentam aparênciade placas ou agulhas.

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Martensita

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Martensita

Sendo uma fase fora de equilíbrio, a martensita nãoaparece no diagrama de fases ferro-carbeto de ferro. Atransformação da austenita em martensita estárepresentada no diagrama TTT. Uma vez que éinstantânea, não está representada da mesma formaque a perlita e bainita. O inicio dessa transformação érepresentado por uma linha horizontal designada por M (início). Duas outras linhas horizontais e tracejadas,identificadas por M(50%) e M(90%), indicam os percentuais da transformação da austenita emmartensita. As temperaturas nas quais essas linhas selocalizam variam de acordo com a composição, que por sinal, devem ser baixas, já que na martensita a difusãodo carbono é praticamente inexistente. A transformaçãoMartensítica é independente do tempo.

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Martensita revenida

A martensita, além de ser muito dura, é muito frágil quenão pode ser empregada para a maioria das aplicações. Alem disso, quaisquer tensões que tenham se formadodurante a têmpera reduzem a resistência. A ductilidadee a tenacidade podem ser melhoradas e as tensõesaliviadas graças ao processo conhecido com revenido. É obtido pelo aquecimento do aço martensitico até umtemperatura abaixo do eutetóide por um período detempo específico. Normalmente em temperaturas entre250 ° C e 650 ° C. as tensões internas podem ser aliviadasem temperaturas tão baixas como 200 ° C pois permite adifusão em taxa menores. Sua estrutura é semelhante ada cementita globulizada, exceto pelo fato de as partículas de cementita serem muito menores, dispersasem ferrita.

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Martensita revenida

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rans ormaç es por res r amentocontínuo

A maioria dos tratamentos térmicos para o açoenvolve o resfriamento contínuo de umaamostra até a temperatura ambiente. Para umresfriamento continuo, os tempos necessários para o inicio e o término da reação sãoretardados. Sendo assim as curvas isotérmicassão colocas em tempos mais longos e

temperaturas mais baixas. Um gráfico com ascurvas modificadas é denominado diagrama de t rans fo rm ação po r res fr iam ento contínuo

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Transf. Resf. Contínuo

Transf. isotérmica

Taxa de resf. alta

Taxa de resf. moderada

Taxa de resf. baixa

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Curvas de resfriamento paraa formação de 100% demartensita ou deperlita.

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Elementos de liga como o Ni,Cr, W e Si deslocam o joelho A-Ppara tempos mais longos, logopode-se obter martensita parataxas de resfriamentos maislentas;

A formação de bainita épossível;

Para aços com menos de0,25%p C, a taxa deresfriamento para a obtenção de100% de martensita é muito altapara ser praticada.


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ropr e a es mec n cas asfases para ligas de ferro-carbono

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Microcontituinte Propriedades mecânicas

Cementita globulizada Pouco resistente e dúctil

Perlita grosseira Mais dura e mais resistente que acementita globulizada, mas não tão dúctilquanto a mesma

Perlita fina Mais dura e mais resistente que a perlitagrosseira, mas não tão dúctil quanto amesma

Bainita Dureza e resistência maiores são maioresque a perlita fina; dureza menor que a

martensita; ductilidade maior quemartensita

Martensita revenida Resistente, não é tão dura quanto amartensita mas é muito mais dúctil

Martensita Muito dura e frágil.


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Exercício

Usando o diagrama TTT para uma liga decomposição eutetóide, especifique a naturezada microestrutura final. Em cada caso,considere que a amostra se encontravainicialmente a 760 ° C (1400 ° F) e que foi mantidanessa temperatura tempo suficiente para seobter uma estrutura completamente austenitica.

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Exercício

a)Resfriamento rápido ate

350 °

C, manutenção dessatemperatura durante 10 4 s etêmpera até temperaturaambiente.b) Resfriamento rápido ate

250 °

C, manutenção dessatemperatura durante 100 s etêmpera até temperaturaambiente.c) Resfriamento rápido ate650 ° C, manutenção dessatemperatura durante 20 s etêmpera até 400 ° C,manutenção dessatemperatura durante 10 3 s etempera até a temperaturaambiente. 26


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Exercício

a)Resfriamento rápido ate

350 °

C, manutenção dessatemperatura durante 10 4 s etêmpera até temperaturaambiente.b) Resfriamento rápido ate

250 °

C, manutenção dessatemperatura durante 100 s etêmpera até temperaturaambiente.c) Resfriamento rápido ate650 ° C, manutenção dessatemperatura durante 20 s etêmpera até 400 ° C,manutenção dessatemperatura durante 10 3 s etempera até a temperaturaambiente. 27


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Exercício

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