atividades respondidas sobre transformações da austenita em soluções de ferro-carbono

7/18/2019 Atividades Respondidas Sobre Transformações da Austenita em Soluções de Ferro-Carbono.

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Universidade Federal do Pará

Instituto de TecnologiaFaculdade de Engenharia MecânicaMetalografa e Tratamento Térmico

Lista de Atividades nº 2

Saulo Câmara Monteiro - 201302140038

Belém – 201

1! "denti#i$ue e %omente as trans#orma&'es da austenita no sistema (e-(e3C)



*odemos di+er $ue as tr,s rin%iais trans#orma&'es da austenitao%orrem ao redor do onto eutet.ide/ visto no diarama a%ima em 0/83C e 23C/

menor temeratura de e$uil5rio entre a #errita e a austenita/ %ondi&'es em $ue

o%orre a trans#orma&6o eutet.ide)

7ssa trans#orma&6o %onsiste na

trans#orma&6o %omleta e imediata da austenita em

erlita #errita 9 %ementita!) A trans#orma&6o o%orre

$uando o a&o no %amo austenti%o é res#riado até atemeratura eutet.ide 23C!/

momento em $ue a estrutura C(C da austenita

torna-se muito inst:vel e torna-se ne%ess:ria uma

trans#orma&6o/ no %aso/ ara a #errita CCC/ orém/

a solu5ilidade do %ar5ono na #errita é muito menor

$ue na austenita o $ue %ausar: uma $uantidade



e;%edente de %ar5ono livre na solu&6o e esse %ar5ono e;%edente #ormar: outra

#ase/ $ue %om'e a %ementita

Fe3C ¿ )

(otomi%rora#ia de um a&o

eutet.ide mostrando a

mi%roestrutura da erlita/ $ue

%onsiste em %amadas alternadas

de

α

-#errita arte %lara! e

Fe3C arte mais es%ura e

#ina!)

A seunda trans#orma&6o imortante da austenita o%orre em

%omosi&'es de %ar5ono in#eriores a anterior/ entre 0,022%C e 0,8%C / na

rei6o dos a&os <ioeutet.ides) =esses ontos a austenita tam5ém n6o so#rer:

nen<uma trans#orma&6o até atinir temeraturas in#eriores > eutet.ide/ orém/

ou%o antes disso/ or volta de C dentro da rei6o γ +α !/ #errita ro-

eutet.ide %ome&a a re%iitar or entre os r6os de austenita/ a %omosi&6o da

#errita muda %ontinuamente/ tornando-se %ada ve+ mais ri%a em %ar5ono) Até $ue a

temeratura diminui a5ai;o da temeratura eutet.ide $uando os r6os de austenita

so#rem a mesma trans#orma&6o e;li%ada anteriormente/ #ormando mais uma ve+ a

erlita/ sem altera&'es na #ase #errti%a) A solu&6o s.lida resultante %onsiste de

erlita %om %ontornos de #errita ro-eutet.ide)



Ferrita

Pro-EutetóidePerlita

(otomi%rora#ia de um a&o <ioeutet.ide/ %om0/38C/ %om mi%roestrutura %onsistindo de

erlita e #errita ro-eutet.ide)

*or ?ltimo analisaremos a

trans#orma&6o <iereutet.ide da austenita/ $ue

o%orre em %omosi&'es entre 0,76%C e

2,14%C

) @uando res#riamos um a&o da rei6o e;%lusivamente austenti%a %omuma %omosi&6o <iereutet.ide/ as trans#orma&'es s6o 5em are%idas %om as $ue

o%orrem em %omosi&'es <ioeutet.ides/ mas aora/ ao invés da re%iita&6o de

#errita ro-eutet.ide/ o%orrer: a re%iita&6o de %ementita roeutet.ide)

=esses ontos a austenita tam5ém n6o so#rer: nen<uma trans#orma&6o

até atinir temeraturas in#eriores > eutet.ide/ orém/ ou%o antes disso/ or volta

de C dentro da rei6o γ + Fe3C !/ %ementita ro-eutet.ide %ome&a a

re%iitar or entre os r6os de austenita/ a %omosi&6o da %ementita %ontinua

semre %onstante /C! %om a varia&6o de temeratura) Até $ue a temeratura

diminui ara valores a5ai;o da temeratura eutet.ide $uando os r6os de austenita

se trans#ormam %omletamente em erlita/ sem altera&'es na #ase %omosta or

%ementita) A solu&6o s.lida resultante %onsiste de erlita %om %ontornos de

%ementita ro-eutet.ide)



(otomi%rora#ia de um a&o<iereutet.ide %om 1/4C/ %om

uma mi%roestrutura %onstituda deuma rede 5ran%a de %ementita ro-eutet.ide %ontornando %olnias de

erlita)

2! $ue é um diarama DDDE Comente so5re

as trans#orma&'es a%ima e a5ai;o do %otovelo da %urva 5em %omo a martensita e

mostre as traFet.rias térmi%as)

diarama Demo-Demeratura-Drans#orma&6o/ aresenta %urvas de

in%io e término da trans#orma&6o austenti%a ara uma determinada temeratura e

temo/ %ada %urva DDD é ese%#i%a ara determinado a&o de %omosi&6o

%on<e%ida) 7ssen%ialmente/ esses diaramas DDD s6o diaramas de #ase nos $uais

#oi introdu+ido o temo %omo um arâmetro) Cada diarama #oi determinado

e;erimentalmente ara %ada lia de determinadas %omosi&'es e %ada %urva é

ese%#i%a ara %ada %omosi&6o/ tendo %omo vari:veis a temeratura e o temo/

ermitindo a revis6o de $ual mi%roestrutura ser: #ormada)=as ordenadas do diarama temos as temeraturas de a$ue%imento) As

temeraturas m:;imas de interesse v6o até a rei6o da austenita (e γ – C)()C)!

$ue em eral é a estrutura de artida dos tratamentos térmi%os des%ritos no

diarama)

=as a5%issas temos os temos de%orridos ara a trans#orma&6o da

austenita em outras estruturas em es%ala loartmi%a) diarama DDD asso%ia as

estruturas #ormadas no a&o em $uest6o em #un&6o da velo%idade de res#riamento e



%onverem ara as estruturas indi%adas no diarama de e$uil5rio semre $ue as

ta;as de res#riamento #orem lentas)

Seue um e;emlo de um diarama DDD %omletoG

Hiarama %omleto ara uma lia (e3C eutet.ideI A J austenitaI B J5ainitaI M J martensitaI * J erlita)

A %urva vermel<a indi%a o temo ne%ess:rio em %ada temeratura ara o

in%io das trans#orma&'esI a %urva verde indi%a o temo ne%ess:rio ara o #inal das

trans#orma&'esI a %urva ontil<ada %orresonde a 0 da trans#orma&6o

%omletada) A lin<a amarela indi%a o in%io da #orma&6o da martensita) Como

indi%ado na #iura/ a%ima da temeratura eutet.ide 2C! e;iste aenas austenita)

As trans#orma&'es $ue a%onte%em a%ima do %otovelo da %urva/ ou seFa/

entre aro;imadamente 40C e 2C/ s6o todos ro%essos de austenita ura se

trans#ormando em erlita) Sendo assim/ em $ual$uer onto entre as temeraturas

men%ionadas anteriormente/ antes da %urva e;iste aenas austenita/ até $ue a

solu&6o al%an%e a %urva vermel<a e %ome%e a se trans#ormar em erlita/ na %urva

ontil<ada a+ul e;iste 0 de austenita e 0 de erlita e a.s a %urva verde

e;iste aenas erlita)

As trans#orma&'es $ue a%onte%em a5ai;o do %otovelo da %urva e a%ima

da lin<a $ue indi%a o in%io da #orma&6o da martensita/ aro;imadamente entre



21C e 40C/ s6o todos ro%essos de austenita se trans#ormando em 5ainita) u

seFa/ em $ual$uer onto diarama entre essas temeraturas e do lado es$uerdo da

%urva e;iste aenas austenita/ na rei6o entre as %urvas vermel<a e a+ul austenita

e 5ainita %oe;istem e do lado direito da %urva e;iste aenas 5ainita) Como/ na

r:ti%a/ di#erentes artes de uma e&a se trans#ormam em velo%idades di#erentes/

eralmente a 5ainita aare%e em meio a martensita) s detal<es mi%roestruturais

da 5ainita s6o t6o #inos $ue s. odem ser vistos %om um mi%ros%.io eletrni%oG

(otomi%rora#ia da 5ainita) r6o de

5ainita assa do %anto in#erior

es$uerdo ao suerior direito na

imaem > direitaI o r6o %onsiste de

art%ulas de (e3C alonadas e em

#ormato de aul<a dentro de uma

matri+ de #errita) A #ase $ue %ir%unda

a 5ainita é a martensita)

A trans#orma&6o martensti%a o%orre $uando a ta;a de res#riamento é

r:ida o su#i%iente ara evitar $ual$uer di#us6o de %ar5ono/ o %ar:ter <ori+ontal e

linear da lin<a $ue indi%a o in%io da #orma&6o de martensita nos mostra sua

indeend,n%ia temoral/ sendo uma #un&6o aenas da temeratura)

Fotomicrografa da Martensita; as partes escuras em orma de agulhas são martensita e

o undo branco é austenita que não se transormou durante o resriamento rápido

@uanto maior o teor de %ar5ono e de elementos de lia no a&o/ mais ara

a direita a %urva ser: deslo%ada/ #a%ilitando a t,mera) @uanto maior o taman<o de



r6o da austenita antes do res#riamento mais ara a direita se deslo%a a %urva)

$ue tam5ém deslo%a as %urvas ara a direita é o rau de <omoeneidade da

austenita/ $uanto maior o rau/ mais ara a direita a %urva é deslo%ada)

Alumas traFet.rias térmi%as no diarama DDDG

a! K temeratura de 30C a austenita se trans#orma isotermi%amente em 5ainita/ esta

rea&6o %ome&a em aro;imadamente 10s mantida essa temeratura e a

trans#orma&6o termina or volta de 00s 8min!/ ortanto/ or volta de

104s 2<40min! %omo estiulado no diarama a%ima/ 100 da estrutura

F: é 5ainita) =en<uma outra trans#orma&6o o%orrer:/ F: $ue n6o e;iste mais

austenita na solu&6o)

5! =este %aso/ mantidos os 20C leva aro;imadamente 10s ara a trans#orma&6o

em 5ainita %ome&ar/ ortanto em 100s a solu&6o ainda é 100 austenita) =este

momento o material é res#riado raidamente assando or toda a rei6o da

martensita/ %ome&ando or volta de 21C/ onde roressivamente mais da

austenita se torna martensita) A trans#orma&6o se %omleta $uando o material

atine a temeratura am5iente/ sendo aora 100 martensita)



%! *ara a lin<a isotérmi%a a 0C/ a erlita s. %ome&a a se trans#ormar or volta de

s/ deois $ue se assaram 20s/ 0 da austenita F: se trans#ormou em erlita)

=este momento/ o diarama mostra um res#riamento r:ido até 400C mesmo

assando elas rei'es de erlita e 5ainita do diarama/ $uase nada se trans#orma

em 5ainita ou erlita durante este res#riamento!/ onde a %ontaem do temo

re%ome&aI assim/ $uando 103s 1min! se assaram/ os 0

remanes%entes de austenita se trans#ormam em 5ainita) Com isso/ $uando a

solu&6o al%an&a a temeratura am5iente/ temos 0 de erlita e 0 de 5ainita)

m onto imortante ara ressaltar no diarama DDD do #erro-%ar5ono

eutet.ide/ so5re a trans#orma&6o de austenita em erlita/ é $uando a austenita

dever: se trans#ormar em erlita #ina e erlita rossa) Com a diminui&6o da

temeratura a ta;a de di#us6o do %ar5ono diminui/ %om isso/ as %amadas v6o se

tornando %ada ve+ mais #ina) 7nt6o/ ol<ando o diarama DDD somente ara a

trans#orma&6o de austenita em erlita/ temosG

A estrutura erlti%a de

%amadas #inas #ormada

or volta de 40C é%<amada de erlita #ina

fine perlite’ na #iura >

es$uerda! e a estrutura

mais rossa/ #ormada

or volta de 0C é

%<amada de erlita

rossa coarse perlite’

na #iura!)



(otomi%rora#ia da erlita rossa a! e erlita #ina 5!.

3! @uais s6o os tios de diaramas DDDE Comente)

m diarama DDD ode ser de $uatro tios di#erentes/ eutet.ide/

<ioeutet.ide e <iereutet.ide $ue indi%am or%entaens di#erentes de %ar5ono no

#erro/ um dos #atores mais imortantes dos $ue a#etam as %urvas DDD) 7 o $uarto

tio é o diarama DDD ara a&os lias)

Curva DDD ara um a&o

<ioeutet.ide %om médio teor

de %ar5ono 0/C!)



Curva DDD ara um a&o eutet.ide

0,6 C !)

Curva DDDara um a&o <iereutet.ide1/13C!)

%otovelo da %urva n6o se move do <ioeutet.ide ara o eutet.ide/ mas

er%e5emos um sini#i%ante deslo%amento de %ada %urva a artir da <iereutet.ide

ara a direita/ isso se d: elo aumento da or%entaem de %ar5ono em %ada a&o/ F:



$ue $uanto maior a or%entaem de %ar5ono mais ara a direita a %urva ser:

deslo%ada)

ma arti%ularidade das %urvas DDD ara a&os <io e <iereutet.ide/

$uando %omarados > %urva de um a&o eutet.ide/ s6o as lin<as F s eC i $ue

indi%am/ rese%tivamente/ o in%io da #orma&6o de #errita e %ementita ro eutet.ides/

$ue s6o a$uelas $ue re%iitam a%ima da temeratura eutet.ide)

utro onto imortante $ue ode ser %omentado $uando di#eren%iamos

os tr,s diaramas/ é o #ato de $ue em um diarama ara um a&o eutet.ide a

austenita se trans#orma semre em um outro ?ni%o mi%ro%onstituinte/ $ue ode ser

erlita/ 5ainita ou martensita) N: nos diaramas <io e <iereutet.ides semre/ %om

e;%e&6o da trans#orma&6o em martensita/ e;istem mais de um mi%ro%onstituinte

a.s o término das trans#orma&'es/ %omo or e;emloG a%ima do %otovelo da %urva

em um diarama eutet.ide ao término da trans#orma&6o teramos aenas erlita/ F:

no diarama <ioeutet.ide temos #errita 9 erlita e no <iereutet.ide temos

%ementita 9 erlita)

Como um e;emlo de um diarama DDD

ara um a&o lia/ temos o diarama de

trans#orma&6o isotérmi%a ara um a&o

4340G A/ austenitaI B/ 5ainitaI */ erlitaI

M/ martensitaI (/ #errita ro eutet.ide)

*er%e5emos aora a taman<a di#eren&a $ue os elementos de lia

introdu+idos em um a&o %ar5ono #a+em nas roriedades do a&o $uanto a

temeraturas e temos ne%ess:rios ara %ada trans#orma&6o/ er%e5emos tam5ém

a e;ist,n%ia de dois %otovelos de %urva/ alo ti%o dessas lias)



4! @uantos e $uais s6o os tios de rodutos $ue odem ser o5tidos liando #erro e

%ar5onoE

S6o seis rodutos $ue odem ser o5tidosG

1) A&o Car5ono ComumG lias de a&o/ %ar5ono e v:rios outros

%onstituintes/ aluns %omo imure+as imossveis de serem

removidas e outros elementos adi%ionados deli5eradamente %om o

intuito de desenvolver aluma roriedade ese%#i%a/ %ontendo

menos de 2 de %ar5ono)

2) (erro (undidoG lias de a&o/ %ar5ono e outros %onstituintes/ %omo

imure+as ou elementos adi%ionados deli5eradamente/ %ontendo

mais de 2 de %ar5ono)

3) (erro Comer%ialmente *uroG ode ossuir entre 0 a 0/008C/

tam5ém ode ossuir imure+as/ mas em uma $uantidade

insu#i%iente ara alterar as roriedades do #erro OuroP

roriamente dito) 5tido or eletr.lise/ tendo sua ali%a&6o

industrial 5asi%amente devido a sua resist,n%ia a %orros6o etam5ém é %on<e%ido %omo (erro AQMC/ derivado do nome do

#a5ri%ante so5 atente)

4) Lias 7ndure%idas or *re%iita&6oG ossui uma or%entaem de

%ar5ono $ue ode variar no intervalo entre 0/008 e 0/02C)

%ar5ono e;er%e o e#eito mais sini#i%ante na mi%roestrutura do material

e suas roriedades) A&os eralmente %ontém menos de 1 de %ar5ono em eso/a&os estruturais %ontém menos de 0/2 de %ar5onoI outros elementos de lia s6o

manan,s Mn!/ %romo Cr!/ n$uel =i!/ moli5d,nio Mo!/ entre outros) (erros

#undidos eralmente %ontém %er%a de 4 de %ar5ono/ $ue é um %onte?do 5astante

alto de %ar5ono/ o $ue #a+ %om $ue suas mi%roestruturas e roriedades me%âni%as

seFam 5em di#erentes da$uelas dos a&os)

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