Diagrama de Fases – Parte 4

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Aula 07

• Nós vimos até agora que é possível que um mesmo aço tenha diferentes tipos de microestruturas.

• A microestrutura que o material vai apresentar vai depender da sua condição de resfriamento, ou seja, da velocidade de resfriamento do material.

• Agora vamos analisar as microestruturas formadas sob diferentes velocidade de resfriamento através das curvas TTT para transformação isotérmica e posteriormente em resfriamento contínuo.

Diagrama TTT

• É um diagrama usado para determinar a microestrutura que o material terá quando ele for resfriado de forma ISOTÉRMICA, ou seja, quando o resfriamento ocorrer numa TEMPERATURA CONSTANTE.

Diagrama “Temperatura-Tempo-Transformação” (Curvas TTT) : Aços

Eutetóides

Resfriamento moderado: aço eutetóide

Bainita

TRATAMENTO ISOTÉRMICO DE AUSTÊMPERA

Resfriamento rápido: aço eutetóide

Martensita

Resfriamento rápido: aço eutetóide

Martensita Revenido

Martensita Revenida

Para um aço: Aço eutetóide (0,77% de C)

Outros exemplos

• Lista de exercícios 4

Diagrama TTT

• Contudo podemos usar o diagrama TTT também para determinar a microestrutura que o material terá quando ele é resfriado de forma CONTÍNUA a uma taxa especifica.

• Exemplo: 10 oC/s ou 50 oC/s etc..

A = FORNO

B = AR

C = AR FORÇADO(ventilador)

D = ÓLEO

F = ÁGUA

Algumas curvas de resfriamento

Aços Eutetóides

Resfriamento mais BRANDO

Resfriamento mais BRUSCO

A

F

Aum

ento

da

velo

cida

de d

e re

sfria

men

to

A = FORNO = Perlita Grosseira

B = AR = Perlita Fina

C = AR FORÇADO = Perlita mais fina ainda

D = ÓLEO = Perlita fina + Martensita

F = ÁGUA = Martensita

Aços Eutetóides

A

F

Aum

ento

da

dure

za d

a m

icro

estr

utur

a ob

tida

BCD

Tratamento de têmpera

Com resfriamento mais rápido, representado pela curva D, o início de transformação se dá no ponto Di. A velocidade de resfriamento, não permite que a curva de resfriamento intercepte a curva de fim de transformação. Sendo que a transformação em perlita apenas inicia, interrompendo-se em seguida, e ao atingir o ponto Dmi, a austenita que não se transformou passa a martensita, cuja a formação termina em Dmf. A microestrutura final dessa velocidade de esfriamento é simultaneamente perlita e martensita.

Aços Eutetóides

Curva E: indica, a velocidade crítica de resfriamento.

O que é a velocidade crítica de resfriamento?

É a menor velocidade de resfriamento que resultará unicamente em martensita.

Aços Eutetóides

E

Com as observações feitas a partir do diagrama, podemos concluir que:

1. Os tratamentos térmicos (e consequentemente as velocidades de resfriamento) devem ser escolhidos, de acordo com a microestrutura e propriedade que se deseja;

Com as observações feitas a partir do diagrama TTT, podemos concluir que:

2. Velocidades de resfriamento muito altas, podem ocasionar em excessivas tensões internas, empenamentos das peças e até mesmo ao aparecimento de fissuras. Por isso deve-se sempre escolher um aço, que permita a obtenção de alta dureza com velocidade de resfriamento baixa.

Quanto maior velocidade de resfriamento, maior a dureza da microestrutura obtida, mas também mais tensões internas. O ideal é escolher um material que permita alta dureza com baixa velocidade de resfriamento.

FATORES QUE AFETAM A POSIÇÃO DAS CURVAS TTT NOS AÇOS:

Teor de carbono: Quanto menor o teor de carbono (abaixo do eutetóide) mais difícil de se obter estrutura martensítica.

MENOR teor de C MAIOR teor de C

FATORES QUE AFETAM A POSIÇÃO DAS CURVAS TTT NOS AÇOS:

Composição química (elementos de liga): Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as reações. Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) deslocam as curvas para a direita, retardando as transformações.

A velocidade de resfriamento é afetada pela seção da peça, pois é óbvio que o interior das peças se resfria mais lentamente que a sua superfície. A diferença é tanto maior quanto maior é a velocidade de resfriamento e, evidentemente, quanto maior a seção da peça. A figura mostra a velocidade de resfriamento para meios diferentes de resfriamento.

Diagrama “Transformação-Tempo-Temperatura” (Curvas TTT): Efeito da Seção da Peça

• Lista de exercícios número 5

Referências

CALLISTER Jr, William. Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma introdução. 5ª Ed. Rio de Janeiro. LTC. 2005.

VAN VLACK, Laurence Hall. Princípios de Ciência dos Materiais. 4ª Ed. São Paulo. Edgard Blücher. 2002.

PADILHA, Ângelo Fernando. Materiais de Engenharia: Microestrutura e Propriedades. São Paulo. Hemus. 2007.

SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6ª Ed. Pearson. 2008.

SENAI. Telecurso 2000 Profissionalizante. São Paulo.

PASCOALI, S. Apostila de Tecnologia dos Materiais I. CEFET – SC. Araranguá. 2008.

COSTA, E. M. Diagrama de Fase em condições de equilíbrio. PGETEMA/PUCRS.