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Aula 5 - Transformações de Fase

05/05/2015 1 2015-

1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf

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Professor: Luis Gustavo Sigward Ericsson

Curso: Engenharia Mecânica

Série: 5º/ 6º Semestre

Ciências dos materiais- 232

Quinta

Quinzenal Semana par

Transformações de Fase em

Metais e Microestruturas


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Diagrama de Fases

O diagrama de equilíbrio mostra as transformações físicas e químicas possíveis,

mas não dá informações sobre o tempo necessário para que elas ocorram.

As transformações de fase, normalmente, envolvem a formação de pelo menos

uma nova fase com composição e estrutura cristalina diferentes da original.

Para que isso ocorra são necessários rearranjos atômicos por difusão (tempo para

que ocorra).



Transformações de Fase

Existem 2 etapas para a transformação de :

• Nucleação – formação de núcleos da nova

fase em meio à original, ocorre

preferencialmente nos contornos de grão

• Crescimento – núcleos estáveis da nova fase

aumentam de tamanho, enquanto o volume

da fase original diminui.



Cinética de Transformação

Fraç

ão d

e t

ran

sfo

rmaç

ão, y

Nucleação Crescimento

Logaritmo do tempo de aquecimento, t



Cinética de Transformação

Porcentagem de recristalização isotérmica em função do tempo para cobre puro



Curvas TTT (Tempo – Temperatura – Transição)



Curvas TTT para um aço

Quando é feito um resfriamento lento a austenita

transforma-se em perlita.

Um aumento na taxa de resfriamento altera de modo

significativo a microestrutura do material resultante.

O diagrama TTT mostra quando uma transformação

específica inicia e termina e mostra qual a porcentagem de

transformação de austenita foi atingida a uma dada

temperatura



Curva TTT para um aço eutetóide

Cinética da reação eutetóide em aços fora do equilíbrio

Investir mais!!!!



Curva TTT para aço eutetóide

Temperatura de austenitização

+Fe3C

Perlita Como a martensita não envolve

difusão, a sua formação ocorre

instantaneamente

(independente do tempo, por

isso na curva TTT a mesma

corresponde a uma reta).

Martensita



Curvas de Resfriamento



Resfriamento Contínuo (Aço Eutetóide)

A (FORNO) = Perlita grossa

B (AR) = Perlita + fina (+ dura que a anterior)

C (AR SOPRADO) = Perlita + fina que a anterior

D (ÓLEO) = Perlita + martensita

E (ÁGUA) = Martensita

A

B

C

D E



Microestruturas em Curvas TTT

Martensita

Perlita

Bainita



Microestruturas - Resfriamento Rápido

AUSTENITA

MARTENSITA

TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA COM

AUMENTO DE VOLUME, que leva à concentração de tensões

cúbico

MARTENSITA

- A martensita se forma quando o resfriamento for rápido o suficiente de forma a evitar a difusão do carbono, ficando o mesmo retido em solução. Como consequência disso, ocorre a transformação polimórfica mostrada ao lado.

- Como a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente (independente do tempo).




MARTENSITA

É uma solução sólida supersaturada de

carbono (não se forma por difusão)

Microestrutura em forma de agulhas

É dura e frágil (dureza: 63-67 HRC)

Tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase

metaestável, por isso não aparece no

diagrama)

Na martensita todo o carbono permanece intersticial,

formando uma solução sólida de ferro supersaturada com

carbono, que é capaz transformar-se em outras estruturas, por

difusão, quando aquecida.




MARTENSITA REVENIDA

• É obtida pelo reaquecimento da

martensita (fase alfa + cementita)

• A dureza cai

• Os carbonetos precipitam

• Forma de agulhas escuras



Microestruturas - Resfriamento Moderado BAINITA

• Ocorre a uma temperatura inferior a do

joelho

• Forma de agulhas, contendo ferrita e

cementita, que só podem ser vista com

microscópio eletrônico

• Dureza: bainita superior 40-45 HRC e

bainita acicular 50-60 HRC

ESFEROIDITA

• É obtida pelo reaquecimento (abaixo do

eutetóide) da perlita ou bainita,

durante um tempo bastante longo



Microestruturas - Resfriamento Lento

Perlita grosseira

Perlita fina

Perlita grosseira Perlita fina



Fatores que afetam a posição das curvas TTT para aços

Composição química (Elementos de liga)



Tamanho do grão de austenita

Quanto maior o tamanho de grão mais para a direita deslocam-se as curvas TTT.

Tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma inicia-se no contorno de grão.

Tamanho de grão grande favorece a formação da martensita.

Tamanho de grão grande: diminui a tenacidade; gera tensões residuais; é mais fácil de empenar; é mais fácil de ocorrer fissuras.




Transformações

AUSTENITA

Perlita

( + Fe3C) + fase próeutetóide Bainita

( + Fe3C)

Martensita

(fase tetragonal)

Martensita Revenida

( + Fe3C)

Ferrita ou cementita

Resf. lento

Resf. moderado

Resf. Rápido

(Têmpera)

reaquecimento




1- Explique o que são e para que servem as curvas do diagrama TTT. 2- Quais são os fatores que afetam a posição das curvas TTT para aços. Explique-os. 3- Faça uma tabela com as características da: a-Ferrita b-Cementita c-Perlita d-Austenita e-Martensita

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