ciencias dos materiais-diagrama de fase parte_05

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4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C 4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C Ferros Família dos aços Família dos ferros fundidos Soluções sólidas: Ferro Austenita Ferrita Composto estequiométrico: Cementita Fe 3 C Reações: peritética eutética 4-6 DIAGRAMA DE FASES 4-6 DIAGRAMA DE FASES

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Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

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Page 1: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Ferros

Família dos aços

Família dos ferros fundidos

Soluções sólidas:Ferro Austenita Ferrita

Composto estequiométrico:

Cementita Fe3C

Reações: peritética

eutética

eutetóide

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 2: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

fofosaçosFe

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 3: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Soluções sólidas:Ferro :solução sólida de C em FeCCC

Austenita :solução sólida de C em FeCFC(máxima solubilidade: 2,11%C a 1148oC)

Ferrita : solução sólida de C em FeCCC(máxima solubilidade: 0,02%C a 727oC)

Composto estequiométrico:

Cementita Fe3C93,33%Fe e 6,67%C Fe C Fe3C

55,5 x 3 = 166,5 + 12 = 188,5

%C na Fe3C = 12 / 189,5 * 100 = 6,67 %

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 4: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe CCaracterística das soluções sólidas do sitema Fe C:

Ferro solução sólida de C em FeCCC

Austenita solução sólida de C em FeCFC

Ferrita solução sólida de C em FeCCC

O espaço intersticial na rede do FeCFC é maior que no FeCCC, assim pode-se acomodar mais C no FeCFC (limite de solubilidade maior).

As soluções sólidas são relativamente moles e dúcteis, mas mais fortes que o Fe puro devido ao reforço na resistência pelo reforço de C.

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 5: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

FERRITA AUSTENITA

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

FORMAS ALOTRÓPICAS DO FERRO

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 6: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Exemplo 12: Calcule o tamanho dos sítios intersticiais do átomo de carbono em , , e . Para estes resultados explique a diferença da máxima solubilidade do carbono em cada fase. Os raios atômicos são mostrados na Tabela 1.

Átomo Estrutura Raio (nm)cristalina

Fe 0,124Fe 0,129Fe 0,127C 0,071

Tabela 1: Tamanho dos átomos do aço, dependendo da estrutura cristalina

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 7: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Células unitárias do aço CFC e CCC, incluindo os sítios intersticiais do carbono

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Exemplo 12: Calcule o tamanho dos sítios intersticiais do átomo de carbono em , , e . Para estes resultados explique a diferença da máxima solubilidade do carbono em cada fase. Os raios atômicos são mostrados na Tabela 1.

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 8: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

FeCCC maior sítio intersticial 1/2, 0, 1/4

RFe/rinterstício= ?

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Exemplo 12: Calcule o tamanho dos sítios intersticiais do átomo de carbono em , , e .

(RFe+rintersticial)2=(a0/4)2 + (a0/2)2

= (5/16) a02

= (5/16) (4RFe/3½)

RFe+rintersticial = 5½RFe /3½

rintersticial = 0,291

RFe

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 9: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

FeCFC maior sítio intersticial 1/2, 0, 0

RFe/rinterstício= ?

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Exemplo 12: Calcule o tamanho dos sítios intersticiais do átomo de carbono em , , e .

2RFe+2rintersticial=a0

= 4RFe/2½

RFe+rintersticial = 2½RFe

rintersticial = 0,414

RFe

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 10: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Reações:

Peritética: + L temperatura peritética: 1495°Ccomposição peritética: 0,25%Cponto peritético: 1495°C e 0,25%C

Eutética: L + Fe3Ctemperatura eutética: 1148°Ccomposição eutética: 4,3%Cponto eutético: 1148°C e 4,3%C

Eutetóide: + Fe3Ctemperatura eutetóide: 727°Ccomposição eutetóide: 0,77 %Cponto eutetóide: 727°C e 0,77%C

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 11: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

6,67

Reação eutetóide: 0,77%C 0,02%C + Fe3C 6,67%C

a 727°C

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 12: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Grão e estrutura da perlita (a) redistribuição do carbono no aço, (b) micrografia da perlita lamelar.

Reação eutetóide: 0,77%C 0,02%C + Fe3C 6,67%C

PERLITA

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 13: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Exemplo 13: Calcule o percentual de cementita e ferrita na perlita, quando de sua formação a 727°C.

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Ciência dos Materiais-DEMAT-EE-UFRGS

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 14: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Exemplo 13: Calcule o percentual de cementita e ferrita na perlita, quando de sua formação a 727°C.

% de = 6,67- 0,77 * 100= 88,7%6,67- 0,02

% de Fe3C = 0,77 - 0,02 * 100 = 11,3% 6,67 - 0,02

0,020,77

6,67

Regra da alavanca

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 15: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

100% PERLITA a 727°C

+ Fe3C

100% 100%

Reação eutetóide: 0,77%C 0,02%C + Fe3C 6,67%C

PERLITA

0% PERLITA a 727°C

+ Fe3C

0% 0%

0% PERLITA a 727°C

+ Fe3C

0% 0%

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 16: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Aço de composição eutetóide

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Formação da perlita

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 17: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Aço de composição eutetóide

100% perlita

Eutetóide: + Fe3C

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

Microestrutura de um aço 100% perlítico

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 18: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Exemplo 14: Para uma liga FeC com 0,01%C determine as fases presentes, proporção e composição de cada fase para as temperaturas de 1000°C, 727°C e 400°C.Desenhe a microestrutura esperada.

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 19: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Exemplo 14: Para uma liga FeC com 0,01%C determine as fases presentes, proporção e composição de cada fase para as temperaturas de 1000°C, 727°C e 400°C.Desenhe a microestrutura esperada.

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

B

A

C

B - 727°C

Fases Presentes:

Composição das Fases: 0,01% C

Proporção das Fases:

% = 100%

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 20: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Exemplo 14: Para uma liga FeC com 0,01%C determine as fases presentes, proporção e composição de cada fase para as temperaturas de 1000°C, 727°C e 400°C.Desenhe a microestrutura esperada.

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

B

A

C

C - 400°C

Proporção das Fases:

% = 6,67-0,01 *100 = 99,85% 6,67

% Fe3C = 0,01 *100= 0,15%

6,67

Fases Presentes:

Fe3C

Composição das Fases: 0,0001% CFe3C 6,67% C

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 21: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Exemplo 14: Para uma liga FeC com 0,01%C determine as fases presentes, proporção e composição de cada fase para as temperaturas de 1000°C, 727°C e 400°C.Desenhe a microestrutura esperada.

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

B

A

C

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES

Page 22: Ciencias dos Materiais-Diagrama de fase Parte_05

Exemplo 14: Para uma liga FeC com 0,01%C determine as fases presentes, proporção e composição de cada fase para as temperaturas de 1000°C, 727°C e 400°C.Desenhe a microestrutura esperada.

4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C4.6.9 Diagrama de fases do sistema Fe C

B

A

C

Fe3C

4-6 DIAGRAMA DE FASES4-6 DIAGRAMA DE FASES