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Aula ministrada pela Multivix em Vitória/ES no curso de Engª Mecânica em 2014_2
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Transformação Congruente
Transformação Peritética
Transformação Eutetóide
Sistema Ferro Carbono
TECNOLOGIA MECÂNICA
Diagramas e Transformações de Fases
Lorena Bertranda
Reação Congruente
Intermediary composition
Não ocorre mudança de composição química das fases
envolvidas na transformação
Reação Peritética e Reação Eutetóide
heating
cooling
heating
cooling
L(eutetóide) (peritética)
Sistema Ferro- carbono
Reações Invariantes no Sistema Fe-C
Reação Peritética
)%18.0()%5.0()%1.0( 1493CwtCwtLCwt Co
OBS: a linha horizintal sempre indica que existe uma reação
invariante em diagramas de fases binários
Reação eutética
)%67.6()%1.2()%3.4( 3
1150 CwtCFeCwtCwtL Co Reação eutetóide
)%67.6()%02.0()%8.0( 3
725 CwtCFeCwtCwtCo
Sistema Ferro- carbono
Aço Eutetóide
+Fe3C
Perlita
Aço hipoeutetóide
+Fe3C
Perlita + ferrita proeutetóide
Aço hiperutetóide
+Fe3C
cementita proeutetóide
Ferrita Austenita
9
Reação Eutetóide
CFeCo
3
725 0.8 0.02 6.67
cool
Perlita
Reação Eutetóide
Reação Eutetóide
CFeCo
3
725 0.8 0.02 6.67
cool
Perlita
Quantidade de Fe3C na perlita
Linha vermelha acima da Temp. eutetóide
117.065.6
78.0
02.067.6
02.08.03
pearlite
CFf
Desenvolvimento microestrutural em aços hipoeutetóides
Figura 4.18 - a)Nucleação e
crescimento da ferrita (Fe-) nos
contornos de grão da austenita
(Fe-)
b)Crescimento da ferrita (Fe-)
c)Crescimento de perlita a partir
da austenita residual
d) Microestrutura de um aço 0,2%
C resfriado lentamente.
Desenvolvimento microestrutural em aços hipoeutetóides
Ferrita
Proeutetóide
Perlita
Microestrutura de um aço hipereutetóide, 0,4 % C
Desenvolvimento microestrutural em aços hipoeutetóides
fperlita abaixoTE = faustenita acima TE
“Tie-Line” acimada temperatura eutetóide TE
54.078.0
42.0
02.08.0
38.08.0
pearlitef
54.078.0
42.0
2.08.0
38.08.0
pearlitef
Quantidade de microconstituintes - Regra da alavanca
Desenvolvimento da microestrutura em aços
hipereutetóides
Desenvolvimento da microestrutura em aços
hipereutetóides
Representação esquemática das transformações de fases em um aço
hipereutetóide.
Microestrutura de um aço
hipereutetóide, 1,4 % C
cementita
Proeutetóide em
contornos de grão da
antiga austenita
Perlita
Desenvolvimento da microestrutura em aços
hipoeutetóides
F cementita proeutetóide= fcementita acima TE
10.087.5
6.0
8.067.6
8.04.1
cementiteidproeutectof
Quantidade de microconstituintes - Regra da alavanca
20
TRANSFORMAÇÕES DE FASE EM AÇOS – DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Fe – Fe3C
Diagrama de transformação
isotermica TTT (Tempo-
Transformação- Temperatura)
para a reação eutetoide em aços
CINÉTICA DA REAÇÃO EUTETÓIDE EM AÇOS
Diagrama de transformação isotermica TTT (Tempo-Transformação- Temperatura) para a
reação eutetoide em aços
CINÉTICA DA REAÇÃO EUTETÓIDE EM AÇOS
Transformações sem difusão: martensíticas
• O diagrama TTT para o aço 1080 mostrado anteriormente não dava nenhuma informação abaixo de 2500 C. Na figura abaixo pode-se ver que ocorre um processo diferente em baixas temperaturas.
Transformação bainítica
• Na faixa de temperaturas em que ocorre essa transformação, a difusão do carbono (intersticial) é significativa, no entanto, a difusão do ferro (substitucional) é praticamente nula. Tem-se assim uma transformação mista – difusional quanto ao C e martensítica quanto ao Fe.
• O resultado é uma microestrutura composta por bainita de aspecto bastante similar ao da martensita, porém não frágil.
25
Morfologia da Bainita
Bainita
Resumo
- A bainita ocorre a uma temperatura inferior a
do joelho.
- Ela se apresenta na forma de agulhas,
contendo ferrita e cementita, que só podem ser
vistas com microscópio eletrônico
- Dureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita
acicular 50-60 Rc
DIFERENÇAS ENTRE OS MECANISMOS DE
FORMAÇÃO DA PERLITA E DA BAINITA
.
Microestrutura da Martensita mostrando estrutura de agulhas
Por que a martensita apresenta elevada dureza?
- resfriamento rápido Supersaturação em carbono distorção do reticulado cristalino
formação da estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado grande aumento de
resistência mecânica.
- O aumento de dureza ocorre porque a estrutura está com muitas tensões internas e
supersaturada em carbono, impedindo o movimento de discordâncias.
- A dureza depende do teor de carbono. Aços com baixo carbono não poderão ser
endurecidos por transformação martensíticas (mínimo=0,3% e dureza máxima ocorre para
0,6%).
- A reação martensítica é adifusional.
Reação martensítica:
Para temperaturas próximas a 200oC resfriamento rápido não há tempo para a
difusão do carbono e este permanece em solução sólida (ver figura abaixo).
A martensita é uma fase dura e
frágil.
Sua dureza aumenta com o
teor de carbono do aço.
TÊMPERA DOS AÇOS (fases de não equilíbrio)
Martensita
Dureza da martensita em função do teor de carbono
Martensita
Tipos de martensita
Transformação martensítica
• Duas linhas horizontais foram adicionadas para representar a ocorrência de um transformação adifusional, conhecido como transformação martensítica.
• É sempre possível evitar a difusão através do resfriamento rápido da austenita. A austenita permanece instável permitindo a formação de martensita, microconstituinte duro, porém frágil.
.
Microestrutura da Martensita mostrando estrutura de agulhas
Transformação nos aços hipoeutetóides
a) Nucleação e crescimento da ferrita (Fe-) nos contornos de
grão da austenita (Fe-)
b) Crescimento da ferrita (Fe-)
c) Crescimento de perlita a partir da austenita residual
d) Microestrutura de um aço 0,4% C resfriado lentamente.
Resumo: Cinética da decomposição da austenita em aços
Diagrama TTT para a decomposição da austenita em aços ao carbono
37
Curva TTT para Aços Hipoeutetóides
Curva TTT para Aços Hipoeutetóides
Fatores que afetam a posição das curvas TTT
- tamanho de grão: o aparecimento de núcleo de novas fases ocorrem
preferencialmente nos contornos dos grãos, e portanto, com a diminuição
do tamanho do grão aumenta a área total do contorno. O material com
granulação fina terá tendência a apresentar maior velocidade de
nucleação, pois este apresenta maior número de pontos de
transformação, portanto o de granulação grosseira terá maior
temperabilidade;
- elementos de liga: a presença de elementos de liga provoca alterações
que afetam não só a mobilidade do carbono, mas principalmente a
velocidade de nucleação das novas fases. Os elementos de liga( exceto
níquel e cobre) diminuem a velocidade de difusão do carbono,
aumentando a temperabilidade, isto é, dificultam a transformação por
nucleação e o crescimento. Isto mostra que seu efeito no mecanismo de
formação de novas fases é retardado.
Efeito dos elementos de liga na forma e na posição das
curvas TTT
Aço com 0,37% C, 0,68%Mn e 3,41% Ni
Efeito dos elementos de liga na forma e na posição das
curvas TTT
Diagrama TTT de um aço baixo molibdênio (0,4%C 0,2%Mo).
Efeito dos elementos de liga na forma e na posição das curvas TTT
Aço com 0,42% C, 0,78%Mn e 1,79% Ni, 080%Cr e 0,38%Mo