Download - 1.1 ciências dos materiais

Sayd Farage David Tecnologia dos Materiais

Tecnologia dos Materiais

Estrutura e propriedade das

ligas Fe-C


Base Tecnológica

1. Ciências dos Materiais.

Ligações químicas.

Estrutura Cristalina.

Conceito de Grão e Anisotropia.

Conceito de Difusão.

Diagrama de fases das ligas Fe-C.

Fases do diagrama Fe-C.

Limite de solubilidade.

Eutético, Eutetóide e Peritético.

Microestruturas e seu desenvolvimento.

Regra da Alavanca Invertida.


Ligações Químicas

1. Estrutura Atômica

2. Ligações Atômicas nos Sólidos

1. Ligações Interatômicas Primárias

1. Iônica

2. Covalente

3. Metálica

2. Ligações Secundárias – Wan der Waals

1. Dipolo Induzido

2. Dipolo Permanente


Estrutura Cristalina

Estrutura:

1. Átomo

2. Estrutura cristalina

3. Grão

4. Peças acabadas



Conceitos Fundamentais:

Um material cristalino é um no qual átomos estão situados numa disposição repetitiva ou periódica ao longo de grandes distâncias atômicas; isto é, existe uma ordenação de grande alcance tal que na solidificação, os átomos se posicionarão entre si num modo tridimensional repetitivo, onde cada átomo está ligado aos seus átomos vizinhos mais próximos. (CALLISTER, 2002)

Sólidos não-cristalinos são carentes de um arranjo atômico regular e sistemático ao longo de distâncias atômicas relativamente grandes. Algumas vezes esses materiais são chamados de amorfos ou líquidos super-resfriados.



Silício Oxigênio

Esquemas bidimensionais do dióxido de silício (a) cristalino e (b) não-cristalino.



Alotropia:

Alotropia é o fenômeno em que um mesmo elemento químico pode originar substâncias simples diferentes. As substâncias simples distintas são conhecidas como alótropos. Estes alótropos são diferentes modificações estruturais do elemento, ou seja, os átomos do elemento estão ligados entre si de uma maneira diferente.



Grafite Diamante



Células Unitárias:

São pequenas entidades que se repetem na estrutura cristalina. As células unitárias para a maioria das estruturas cristalinas são paralelepípedos ou prismas.

• Cúbica de Corpo Centrado – CCC

• Cúbica de Faces Centrada – CFC

• Hexagonal Compacta - HC



CCC: Cúbica de Corpo Centrado

Ferro: Fase Ferrita – (α)

Fase Delta – (δ)



CFC: Cúbica de Faces Centrada

Ferro: Fase Austenita – (γ)



HC – Hexagonal Compacta



Tabela 1. Estrutura cristalina dos principais metais puros.


Grão

Formação do grão durante a solidificação

Anisotropia As propriedades físicas de monocristais de algumas substâncias dependem da direção cristalográfica na qual as medições sejam feitas. Por exemplo, o módulo elástico, a condutividade elétrica, e o índice de refração podem ter valores diferentes nas direções [100] e [111]. Esta direcionalidade das propriedades é denominada anisotropia e está associada com a variância do espaçamento atômico ou iônico com a direção cristalográfica. Substâncias nas quais as propriedades medidas são independentes da direção de medição são isotrópicas.


Grão

Microestrutura bruta de fusão

Seção transversal de um grande lingote, apresentando a solidificação:

../../Animações/4.3-Seção transversal de um grande lingote, apresentando a solidificação de um metal puro.swf


Difusão

Difusão em sólido semi-infinito

../../Animações/3-Difusão em sólido semi-infinito (conflicted copy by SAYD-PC 07.12.2012).swf




Diagrama de fases das ligas Fe-C



Fases:

Fase é uma porção homogênea de um sistema. Em geral uma fase é caracterizada pelo seu estado físico, estrutura cristalina (no caso de fases sólidas) e composição química. Alguma heterogeneidade de composição química pode existir dentro de uma fase.

Fases das ligas Fe-C:

1. Delta (δ);

2. Austenita (γ);

3. Ferrita (α);

4. Cementita (Fe3C);

../../Animações/4.0-O Diagrama Binário Fe-Fe3C.swf










Fases Fe-C

Austenita + Fe3C

Ferrita + Fe3C

Líquido


Limite de Solubilidade

Para muitos sistemas de ligas e alguma temperatura específica, existe uma máxima concentração de átomos soluto que podem se dissolver no solvente para formar uma solução sólida; isto é denominado um limite de solubilidade.

A adição de soluto em excesso a este limite de solubilidade resulta na formação de uma outra solução sólida ou um composto que tenha composição distintamente diferente.



Limite de Solubilidade da Austenita

Limite de Solubilidade da Ferrita

Limite de Solubilidade


Sistema Ferro Carbono

Eutetóide

Eutético

Peritético


Sistema Ferro Carbono

Hipoeutetóide

Eutetóide

Hipereutetóide


Microestrutura Muitas vezes , as propriedades típicas e, em particular, o comportamento mecânico de um material depende da microestrutura.

Microestrutura é assunto para observação microscópica direta, usando microscópios ótico ou eletrônico.

Em ligas metálicas, microestrutura é caracterizada pelo número de fases presentes, suas proporções e a maneira na qual elas estão distribuídas ou arranjadas.

A microestrutura de uma liga depende de variáveis como os elementos de liga presentes, suas concentrações e o tratamento térmico da liga (isto é, a temperatura do tratamento, o tempo de aquecimento até a temperatura do tratamento e a taxa de resfriamento desde a temperatura do tratamento até à temperatura ambiente).



Microestruturas

Perlita

Ferrita


Microestruturas

Perlita

Cementita Proeutetóide


Desenvolvimento das Microestruturas

Várias das diversas microestruturas que podem ser produzidas em aços e suas correlações com o diagrama de fases ferro-carboneto de ferro são agora discutidas e é mostrado que a microestrutura que se desenvolve depende tanto do teor de carbono quanto do tratamento térmico.

A discussão é confinada para um resfriamento muito lento, no qual o equilíbrio é continuamente mantido.



Desenvolvimento da Microestrutura Eutetóide


Aço com 0,76 % de Carbono

../../Animações/5-Evolução da microestrutura de uma liga Fe-C eutetóide.swf


Desenvolvimento da Microestrutura Hipoeutetóide



../../Animações/6-Evolução da microestrutura de uma liga Fe-C hipoeutetóide.swf


Desenvolvimento da Microestrutura Hipereutetóide



../../Animações/7-Evolução da microestrutura de liga Fe-C hipereutetóide.swf


Trabalho 1

Norma SAE e DIN:

O que são as normas SAE e DIN;

Como elas são usadas, aplicação.

Data da entrega: Sexta-feira 28/06/2013


Regra da Alavanca Inversa:

Determinação das Composições e das Quantidades das Fases.

1. Constrói-se uma linha de amarração no campo bifásico na temperatura especificada;

2. Anotam-se as interseções da linha de amarração com as fronteiras entre as fases em ambos os lados;

3. Traçam-se linhas perpendiculares à linha de amarração a partir dessas interseções até o eixo horizontal das composições.;

4. Regra da alavanca invertida.



Regra da Alavanca Inversa:

Determinação das Quantidades das Fases.

Co = Composição da Liga CL = Composição do Líquido (L) Cα = Composição de Alfa (α) R = Co-CL e S = Cα -Co


RS

SWLíquidodeFração L

__

RS

RWSólidodeFração S

__


1

0,5

600

Fração das Fases


1

Linha de Amarração

0,5

Fração das Fases


1

0,01


Fração das Fases

Composição das fases: % de C da ferrita e da cementita


1

0,01

Linha de Amarração S R 0,5

RS

SWFerritadeFração

__

RS

RWCFedeFração CFe

33__

Fração das Fases


2

600

1,5

Fração dos Microconstituintes


2

1,5



Ponto eutetóide: Formação de perlita


2

1,5


0,76

Linha de Amarração S R

RS

SWPerlitadeFração P

__

RS

RWCFedeFração CFe

33__A cementita calculada é formada

nesse campo (γ + Fe3C) . É chamada de Cementita Proeutetóide.

Download - 1.1 ciências dos materiais

Top Related