Microestrutura dos aços [5]

Alotropia do ferro puro:

1538°C

1394°C

912°C770°C

Temperaturaambiente

Líquido

Ferro δ (CCC)

Ferro γ (CFC)

Ferro α (CCC)

Cúbico de corpo centrado

Cúbico de face centrada

ao = 3,64 Å

ao = 2,93 Å (δ)ao = 2,86 Å (α)

1>

Microestrutura dos aços

Diagrama de equilíbrio Fe-C:

Aços: C < 2,1%pFerros Fundidos: C > 2,1%p

Transformação de fase

Propriedades mecânicas

Principais fases:

austenita (CFC)ferrita (CCC)cementita (ortorrômbica)

2>

Microestrutura dos aços

Reação eutetóide aço com 0,8%p de Cγ ↔ α + Fe3C

Cementita (Fe3C) formação favorecida pela menorsolubilidade do carbono no Feα

3>

• Mecanismo de controle: difusão do carbono

Microestrutura dos aços

Transformação de fase em aço eutetóide:

austenita perlita (ferrita + cementita)4>

Microestrutura dos aços

Microestrutura do aço eutetóide:

Colônias de perlita em aço

5>

Morfologia daperlita em aços

Microestrutura dos aços

Transformação de fase em aço hipoeutetóide:

austenita ferrita + perlita6>

Microestrutura dos aços

Microestrutura do aço hipoeutetóide:

Colônias de perlitaenvolvidas por grãos de

ferrita pró-eutetóide

7>

Microestrutura dos aços

Transformação de fase em aço hipereutetóide:

austenita cementita + perlita8>

Microestrutura dos aços

Microestrutura do aço hipereutetóide:

Colônias perlíticasenvolvidas em

filmes de cementita

9>

Microestrutura dos aços

Microestrutura ferritico-perlítica dos aços-carbono:

C < 0,8%p → aço hipoeutetóideC = 0,8%p → aço eutetóideC > 0,8%p → aço hipereutetóide

10>

Ata

que:

nita

l2%

Microestrutura dos aços

Propriedades Mecânicas dos aços-carbono:C < 0,8%p → aço hipoeutetóideC = 0,8%p → aço eutetóideC > 0,8%p → aço hipereutetóide

11>

Diagrama de equilíbrio transformaçõesmuito lentas

divergênciasdevido ao

processamentoindustrial

Reações / transformações em condições realísticas:

Microestrutura dos aços

12>

resfriamento isotérmico (T-T-T)diagramas

resfriamento contínuo

Diagrama de Resfriamento Contínuo (CCT):identifica as taxas de resfriamento necessárias para a transformação de fasefora das condições de equilíbrio termodinâmico.

Microestrutura dos aços

13>

4130

Um outro microconstituinte dos aços: a BAINITAAspecto morfológico da bainita – formada em temperatu-ras inferiores à perlita, constitui-se de finos agregados de placas ou agulhas de ferrita com partículas de Fe3C.

Microestrutura dos aços

14>

ferrita supersaturada de carbono

difusão de carbono p/ γ eprecipitação de cementita em α

difusão de carbono para a austenita adjacente

precipitação da cementita

bainita superior bainita inferior(550 - 400°C) (400 - 250°C)

CARBONETOS NA BAINITA (MET):

Microestrutura dos aços

14>A determinação exata do tipo de bainita é realizada por microscopiaeletrônica de transmissão (MET) e medidas de dureza.

bainita superior(550 - 400°C)

bainita inferior(400 - 250°C)

MORFOLOGIA TÍPICA DA BAINITA:

Microestrutura dos aços

16>

A morfologiaacicular daBainita éfacilmente confundidacom a Martensitana observaçãopor MicroscopiaÓtica

Ataque: picral 4% +nital 2%

MARTENSITA:Aspecto morfológico da martensita – reação promovidapelo cisalhamento de planos atômicos em temperaturasonde a difusão é menor, constitui-se de finos placas de ferrita supersaturada de carbono (tetragonal).

Microestrutura dos aços

17>

[100]α[100]γ

[001]γ

[010]γ

[010]α

[001]α

aγ = 3,64 Å aα = 2,86 Å

distorção da redeCFC TCC

)pC(%045,01ac

⋅+=

resistência e fragilidade

elevadas

MORFOLOGIA TÍPICA DA MARTENSITA:

Microestrutura dos aços

18>

Morfologiade ripas (lath)da Martensitaemaço de baixa liga temperadoem água observada porMicroscopiaÓtica

Ataque: nital 2%

Microestrutura dos aços

Bibliografia:

Chiaverini, V. Tratamentos Térmicos das Ligas Ferrosas. ABM, São Paulo, 1987.

Colpaert, H. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1974.

ASM Handbook. Metallography and Microstructures.Volume 9, G. F. Vander Voort (ed.), 2004.

ASM Handbook. Heat Treating, Volume 4, 1991.

Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1970.

19Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Lab. Materiais de Construção Mecânica I.® 2015. Permitida a impressão e divulgação. http://www.feis.unesp.br/#!/departamentos/engenharia-mecanica/grupos/maprotec/educacional/