Revisao-Diagrama Fe C Moodle

Reviso de diagrama Fe-C

09/03/2010

DIAGRAMA DE FASES

Informa sobre a microestrutura do material,em funo da temperatura e composio

Permite visualizar a solidificao e a fuso

Prediz as transformaes de fases

SOLUBILIDADE COMPLETA

SOLUBILIDADE INCOMPLETA

INSOLUBILIDADE

09/03/2010

LIMITE DE SOLUBILIDADE

Definio: Limite de Solubilidade aconcentrao mxima de tomos de soluto quepode dissolver-se no solvente, a uma dadatemperatura, para formar uma soluo slida.

Quando o limite de solubilidade ultrapassadoforma-se uma segunda fase com composiodistinta

09/03/2010

Mas por que importante estudar as ligas?

SSS

Animaes discordncias\puredun.avi

Animaes discordncias\largedun.avi

Animaes discordncias\smalldun.avi

SSI

Animaes discordncias\interdun.avi

09/03/2010

Animaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/interdun.aviAnimaes discordncias/interdun.aviAnimaes discordncias/interdun.aviAnimaes discordncias/interdun.aviAnimaes discordncias/interdun.avi

LIMITE DE SOLUBILIDADE

Quais as informaes que podem ser extradas desse diagrama?09/03/2010

FASE

Definio: Fase a parte homognea de umsistema que tem caractersticas fsicas equmicas definidas.

Todo metal puro considerado uma fase

Uma fase identificada pela sua composioqumica e microestrutura

A interao de duas ou mais fases em ummaterial permite a obteno de propriedadesdiferentes

possvel alterar as propriedades do materialalterando a forma e distribuio das fases

09/03/2010

DIAGRAMA DE FASE (Equilbrio)

Definio: um diagrama utilizado para adeterminao das fases presentes numa liga,para qualquer temperatura e composio,desde que a liga esteja em equilbrio.

Termodinamicamente o equilbrio descritoem termos da energia livre (energia mximaque pode ser liberada)

Um sistema est em equilbrio quando aenergia livre mnima

O equilbrio de fases ocorre quando as fases (esuas caractersticas) no se alteram com otempo.

09/03/2010

A partir dos diagramas de fase, podem obter-seinformaes importantes, tais como:

Mostrar, em condies de resfriamento lento (equilbrio),quais as fases presentes para diferentes composies etemperaturas;

Indicar, em condies de equilbrio, a solubilidade noestado slido de um elemento (ou composto) em outro;

Indicar a temperatura qual uma liga, resfriada emcondies de equilbrio, comea a solidificar, assim comoo intervalo de temperaturas em que a solidificaoocorre;

Indicar a temperatura qual as diferentes fasescomeam a fundir.

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FASES DE EQUILBRIO:

suas propriedades (ou caractersticas) no se alteramcom o tempo. Geralmente so representadas nosdiagramas por letras gregas.

FASES METAESTVEIS:

suas propriedades (ou caractersticas) mudamlentamente com o tempo, ou seja, o estado de equilbriono alcanado. Apesar disso, no h mudanas muitoperceptveis com o tempo na microestrutura das fasesmetaestveis.

09/03/2010

Classificao dos diagramas de equilbriodas ligas binrias:

Ligas cujos componentes so totalmente solveis tanto noestado lquido como no slido;

Ligas cujos componentes so completamente insolveisno estado slido;

Ligas cujos componentes so parcialmente solveis noestado slido;

Ligas cujos componentes podem formar, em parte,compostos intermetlicos, os quais podem, por sua vez, serinteiramente solveis, parcialmente solveis oucompletamente insolveis em um ou em ambos osexcessos dos componentes.

09/03/2010

A liga, neste caso, corresponde conhecida soluo slida;

Tambm conhecido como Diagrama de Equilbrio Isomorfo.

Ligas cujos componentes so totalmente solveis tanto no estado lquido como no slido

09/03/2010

Isomorfo: quando a solubilidade completa (Exemplo: sistema Cu-Ni);

Metais puros;

Diversas composies;

Pontos de fuso (puros);

Pontos de fuso (ligas);

Linha Liquidus: indica a regio no diagrama de fases onde as composies correspondem a fase lquida;

Linha Solidus: indica a regio onde as composies correspondem a fase slida.

Ligas cujos componentes so totalmente solveis tanto no estado lquido como no slido

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Animaoes diagramas de fase\Sistema euttico\isomorfo_fase.swf

Animaoes diagramas de fase\Sistema euttico\isomorfo_fases_alfa.swf

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Animaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swf

Fases presentes: localiza-se no diagrama de fases a temperatura e composio desejadas e verifica-se o nmero de fases presentes.

Composio qumica das fases: usa-se o mtodo da linha de amarrao (isoterma). (Para um sistema monofsico a composio a mesma da liga)

Percentagem das fases: quantidades relativas das fases presentes para uma determinada composio (Regra da Alavanca)

Interpretao do Diagrama de Fases

09/03/2010

Determinao das fases presentes e suas composies qumicas:

Constri-se uma linha de amarrao atravs da regio bifsica para uma determinada temperatura T da liga;

Anotam-se as intersees da linha de amarrao com as fronteiras (pontos A e B) entre as fases em ambos os lados;

Traam-se linhas perpendiculares linha de amarrao a partir dessas intersees at o eixo horizontal das composies, onde a composio em cada uma das respectivas fases pode ser lida.

ABT

Linha de Amarrao

AB

ABT

Linha de Amarrao

Interpretao do Diagrama de Fases

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WL = concentrao em peso da fase lquida

WS = concentrao em peso da fase slida

Co = concentrao em peso de Ni presente na liga

CL = concentrao de Ni presente na fase lquida

C = concentrao de Ni presente na fase slida ()

SC-C

C-CW

L

L

R

S

SC-C

C-CW

L

LS

R

R

Regra da alavanca

09/03/2010

A microestrutura s segue o diagrama de equilbrio para velocidades de solidificao lentas

Quando no h tempo para a difuso completa as microestruturas no so exatamente iguais s do equilbrio

O grau de afastamento do equilbrio depender da taxa de resfriamento

Como conseqncia da solidificao fora do equilbrio tem-se a segregao, ou seja, a distribuio dos 2 elementos no gro no uniforme, sendo o centro do gro mais rico com o elemento de maior ponto de fuso.

Desenvolvimento da microestrutura

09/03/2010

Quais as fases presentes?

Qual a composio qumica de cada fase?

Qual a porcentagem em peso de cada fase?

Exerccios

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Ligas cujos componentes so parcialmente solveis no estado slido

Diagrama de equilbrio correspondente a esse grupo de ligas

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Linha liquidus;

Ponto euttico;

Linha solidus.

O diagrama pode ser considerado como composto de uma parte do diagrama de solubilidade total e de uma parte do

diagrama de insolubilidade do estado slido.

Para comodidade de exposio a soluo slida de B em A chamada alfa () e a soluo slida parcial de A em B

chamada beta ().

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Desenvolvimento de Microestrutura

09/03/2010


Reao euttica: ocorre quando passa-se da regio onde tem apenas a fase lquida para outra regio onde coexistem duas fases slidas

Lquido +

Neste caso a solidificao processa-se como num metal puro, no entanto o produto so 2 fases slidas distintas.

A microestrutura do euttico lamelar, com camadas alternadas de fase e . Ocorre desta forma porque a de menor percurso para a difuso.

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Microestrutura Pb-Sn

Composio euttica. Representao esquemtica da formao euttica.


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Animaoes diagramas de fase\Sistema

euttico\eutetico_completo.swf


euttico\eutetico_determinao_fases.swf


euttico\construao_eutetico.swf

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Animaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swf

Exerccios:

Fases presentes;

Composio qumica de cada fase;

Porcentagem em peso de cada fase.


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Diagrama de Equilbrio com Fases Intermedirias

Reao Eutetide: Ocorre quando uma fase slida se transforma em duas fases slidas numa nica temperatura.

+

Exemplo: A composio 74%p Zn +

26%p Cu apresenta um ponto Eutetide na temperatura de 560 oC. Quando a liga resfriada a fase se transforma nas fases +

Reao Perittica: Envolve trs fases em equilbrio. Nessa reao, mediante aquecimento, uma fase slida se transforma em uma fase lquida e numa outra fase slida.

+ L

Exemplo: Sistema 78,6%p Zn + 21,4%p Cu, a 598 oC. Tem-se a seguinte reao:

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Pontos invariantes:

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Diagrama Fe-C

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Prof. C. Brunetti ME05E- TAM

Alotropia do Fe

Tamb

912 C

1390 C

1534 C

Fe - CCC

Fe - CFC

Fe - CCC

Lquido

768 C magntico no magntico

Ponto de Curie

Diagrama Fe-C

Animaoes diagramas de fase\Fe-C\Diagrama Fe-C.swf

Por que no aparece o Ferro ?

09/03/2010

Animaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swf


Diagrama Fe-C

A1

A3

Acm

Limite de solubilidade do C na

Limite de solubilidade do C na

Eutetide

Euttico

Perittico

09/03/2010


O ponto E denominado ponto eutetide ecorresponde a 0,8% C.

A liga com essa composio qumica denominada ligaeutetide.

O Fe - pode conter at 2,0% C em soluo slida.Esse valor corresponde ao ponto S e denominado limite demxima solubilidade do carbono no Fe - .

Essa soluo slida denominada austenita e, nos aos-carbono comuns, s estvel acima da temperatura eutetide( isto , 728C).

Consideraes sobre o diagrama Fe-C

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O diagrama mostrado anteriormente corresponde s ligasFe-C apenas. Na realidade os aos no so ligas binrias econtm elementos residuais como P, S, Mn, decorrentes doprocesso de fabricao. Todavia, a presena desseselementos em pequenos teores, pouco afeta o diagrama Fe-C.

O diagrama , de fato, um diagrama de equilbriometaestvel (Fe-Fe3C) pois a cementita tende a se decomporcom o tempo. O diagrama de equilbrio estvel , naverdade, o Fe-Grafita pois a grafita a forma mais estveldo carbono.

O ponto E, a 1148 C, indica a presena de uma ligaeuttica, com 4,3 % C, que a liga de mais baixo ponto defuso ou solidificao.

Consideraes sobre o diagrama Fe-C

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Austenita:

Soluo slida de carbono no Fe-

Nos aos comuns estvel acima de 728oC.

Estrutura de gros poligonais, irregulares.

No-magntica,

Boa resistncia mecnica e elevada tenacidade.

Ferrita:

Fe-, contendo traos de carbono em soluo.

Estrutura de gros poligonais irregulares.

Baixa dureza e resistncia trao.

Excelente ductilidade, resistncia a choques mecnicos e elevado alongamento.

William Chandler Roberts-Austen

(1843 1902)

Constituintes dos aos recozidos

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Cementita:

Do latim caementum

o carboneto de ferro Fe3C, contendo 6,67% C.

extremamente dura e frgil, sendo responsvel pela elevada dureza e resistncia dos aos de alto teor de carbono.

Perlita:

Mistura das fases ferrita e cementita, na forma de lamelas alternadas, na proporo de 87,5% de ferrita e 12,5% de cementita.

As propriedades mecnicas so intermedirias s da ferrita e da cementita. Dependem do espaamento interlamelar, SP .

A proporo de perlita no ao varia desde 0% (Fe puro)

at 100% (para o ao eutetide).


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Perlita:


Mother-of-PEARL

Vista em corte da concha do Nautilus

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Visto que cada constituinte dos aos recozidos apresentapropriedades em definidas, as propriedades dos aos dependem daproporo (ou porcentagens de ocorrncia) de cada constituinte em suamicroestrutura.

Exemplo:

Ao recozido com estrutura predominantemente ferrtica

bastante dctil;

Ao recozido com estrutura predominantemente perltica

bastante resistente.

O teor de carbono o principal fator que influi nas proporescom que os constituintes ocorrem na microestrutura dos aos.


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Aos Eutetides: teor de carbono igual a 0,8%

Aos Hipo-eutetides: teor de carbono inferior a 0,8%

Aos hiper-eutetides: teor de carbono superior a 0,8%

Classificao dos aos com base no teor de C

Hipo

E

Hiper

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Avaliao do teor de C com base na microestutura

Que ao esse??

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Desenvolvimento de microestruturas no equilbrio

Animaoes diagramas de fase\Fe-

C\Liga eute.swf

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Animaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swf



09/03/2010



Animaoes diagramas de fase\Fe-C\Liga

hipo.swf

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Animaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swf



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Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns Hubertus Colpaert



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Animaoes diagramas de fase\Fe-

C\Liga hiper.swf

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Animaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swf



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Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns Hubertus Colpaert


Exerccios

Num ao eutetide, determine a quantidade de ferrita e cementitapresentes na perlita temperatura ambiente

Para o ao com 0,5% de C, Calcule:

A quantidade de perlita para a liga resfriada a partir de 890 C (noequilbrio)

A quantidade de ferrita proeutetide

A quantidade de ferrita eutetide

A quantidade de ferrita total

A quantidade de cementita

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Exerccios

Para o ao com 1,5% de C, Calcule:

A quantidade de perlita para a liga resfriada a partir de 1050 C (noequilbrio)

A quantidade de cementita proeutetide

A quantidade de cementita eutetide

A quantidade de cementita total

A quantidade de ferrita dentro da perlita

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