Análise e Interpretação do Diagrama de Equilíbrio Fe-C

Prof. Antonio Fernando Godoy

Análise e Interpretação do Diagrama Fe-C

Diagrama de Equilíbrio?

Representa as transformações que ocorrem numa dada liga metálica, tanto em relação ao seu resfriamento como aquecimento.

Durante a solidificação e posterior resfriamento, verifica-se mudanças de energia que causam descontinuidades nas curvas (solidificação e resfriamento), traduzidas na forma de inclinações ou retas.

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Metal Puro Liga Binária

t

T T

t

Tf Ti

Tf

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Diagrama da Liga AB

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Definição do Diagrama Fe-C:

• Diagrama de equilíbrio da liga binária ferro-carbono, que mostra todas as transformações ocorridas desde o seu estado líquido até a temperatura ambiente, sendo imprescindível para o estudo dos aços.

– O Diagrama corresponde somente a liga Fe-C, embora os aços contêm outros elementos (residuais), como Si, Mn, P e S.

• O Diagrama é representado por teores de carbono entre 0% (0,008%) e 6,7%, percentual este que forma com o ferro o composto Fe3C.

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Diagrama da Liga Fe-C

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Ferro: metal que se caracteriza por apresentar várias fases alotrópicas.

• Temp. de Fusão: 1538 °C• Ferro (ccc) – 1394 até 1538 °C Ferrita • Ferro (cfc) – 912 até 1394 °C Austenita• Ferro (ccc) – abaixo de 912 °C Ferrita

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Carbono: elemento que participa da liga com % variadas, de acordo com a temperatura e a forma alotrópica do ferro (solubilidade).

• Ferrita - 0,09 %C a 1495 °C• Austenita - 2,11 %C a 1148 °C• Ferrita - 0,0218 %C a 727 °C• Ferrita - 0,008 %C a Temp. Ambiente

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Aços: 0,008%C até 2,11%C

Ferros Fundidos: acima de 2,11%C

• Ferro fundido cinzento com 4%C;• Ligas com teores de C acima de 4,0%,

praticamente não tem importância comercial

• Os ferros fundidos branco podem apresentar teores de carbono abaixo de 2,11% (1,8%C).

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Interpretando o diagrama para os Aços

• É composto de linhas cheias (metaestável) e linhas pontilhadas (estável).

– A cementita (Fe3C) pode se decompor em ferro e carbono, sendo este na forma de grafita.

• A parte superior do diagrama (linhas AC, CD, AE e ECF) corresponde as reações que ocorrem durante a solidificação.

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• Essas linhas definem as curvas liquidus e solidus, formando várias regiões compostas de metal líquido e sólido. Por ex:

– Líquido + Sólido (Ferrita );

– Líquido + Sólido (Austenita);

– Líquido + Sólido (Cementita)

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• A parte inferior do diagrama (linhas GS, SE e PSK) corresponde a reações que ocorrem no estado sólido.

• Essas linhas formam também várias regiões, porém constituídas somente de metal sólido composto de um único elemento ou mais. Por ex:

– Sólido (Ferrita );– Sólido (Austenita);– Sólido (Austenita + Ferrita);– Sólido (Austenita + Cementita);– Sólido (Ferrita + Cementita).

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Ainda em relação aos Aços:

– Independente do teor de carbono, durante o resfriamento, todo o aço passa pelo campo da Austenita (Fe);

– Mas em função do teor de carbono, o aço pode apresentar 03 diferentes composições de microestrutura a temperatura ambiente.

– Isso ocorre em função do diagrama apresentar um ponto eutetoide no campo da Austenita.

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Eutetóide (Eutético) ?– Está relacionado ao tipo de transformação que

ocorre durante a solidificação ou resfriamento.

• Solução Líquida (Fe + C): transforma-se (1148 °C) em uma solução sólida composta de dois elementos (Austenita + Cementita);

• Solução Sólida (Austenita): transforma-se (727 °C) em uma “outra” solução sólida composta de dois elementos (Ferrita + Cementita), que devido a disposição de um em relação ao outro (lamelas), denomina-se de Perlita.

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– O eutetóide ocorre para teor de carbono de 0,77%, sendo definido como aço eutetóide ou aço Perlítico (100% de perlita).

– Aços com teores de carbono inferior a 0,77% é denominado de Hipoeutetóide, composto de Ferrita (Fe) + Perlita.

– Aços com teores de carbono superior a 0,77% até 2,11% é denominado de Hipereutetóide, composto de Perlita + Cementita (Fe3C).

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Aço Hipoeutetoide = Ferrita + Perlita

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Aço Eutetoide = Perlita (100%)

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Aço Hipereutetoide = Perlita + Cementita

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Bibliografia Recomendada

• Aços e Ferros Fundidos– Vicente Chiaverini

• Tecnologia dos Aços– André Luiz da Costa e Silva e Paulo Roberto Mei

• Princípios de Ciências dos Materiais– Lawrence H. Van Vlack