Post on 07-Jun-2015
Introdução a Ciência dos Materiais Diagrama Ferro-Carbono
Prof. André Carvalho 1
DIAGRAMAS Fe-C e Fe-Fe3C
Existem dois tipos de diagramas Fe-C:
O diagrama Fe-C estável, que mostra o equilíbrio entre o Fe e a grafita;
E o diagrama Fe-Fe3C, metaestável, que apresenta o equilíbrio entre o ferro e a cementita (Fe3C).
Em virtude das velocidades de resfriamento vigentes no processamento dos aços serem elevadas em relação as condições de equilíbrio, o diagrama empregado como ferramenta para o estudo de aços ao carbono e ferros fundidos brancos é o diagrama Fe - Fe3C.
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DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C -TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA
+Fe3C
+l l+Fe3C
+Fe3C
CCC
CFC
CCC
+
+l
As fases , e são soluções sólidas com Carbono intersticial
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FERRO PURO
• FERRO = FERRITA
• FERRO = AUSTENITA
• FERRO = FERRITA
• TF= 1534 C
CARBONO
Nas ligas ferrosas as fases , e FORMAM soluções sólidas com Carbono intersticial
Fases presentes no diagrama Fe – Fe3C
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Ferrita ou ferro α -
Forma estável do ferro puro à temperatura ambiente.
Estrutura CCC.
Apenas pequenas concentrações de carbono são solúveis na ferrita.
(solubilidade máxima: 0,022%p de carbono a 727 0C).
Propriedades:
Dúctil
Magnética abaixo de 768 0C
massa específica 7,88 g/cm3
Fases presentes no diagrama Fe – Fe3C
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Austenita ou fase γ do ferro Não é estável abaixo de 727 0C. Solubilidade máxima de
carbono: 2,14%p a 1147 0C. Não-magnética. Ferrita δ: estável somente a temperaturas
elevadas – sem importância tecnológica
Cementita (Fe3C) Forma-se quando o limite de C
é excedido na ferrita α. Também coexiste com a fase γ
entre 727 0C e 1147 0C. Mecanicamente: dura e frágil
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Sistema Fe-Fe3C • Ferro Puro= até 0,02% de Carbono
• Aço= 0,02 até 2,06% de Carbono
• Ferro Fundido= 2,1-4,5% de Carbono
• Fe3C (CEMENTITA)=
Forma-se quando o limite de
solubilidade do carbono é
ultrapassado (6,7% de C)
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Eutética
Eutetóide
Peritética
PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTÉTICO) LIGA EUTÉTICA: corresponde à liga de
mais baixo de fusão
Líquido → fase γ(austenita) + cementita
Temperatura= 1148 C
Teor de Carbono= 4,3%
As ligas de Ferro fundido de 2,1-4,3% de C são chamadas de ligas hipoeutéticas (comerciais).
As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C são chamadas de ligas hipereutéticas.
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PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTETÓIDE)
• LIGA EUTETÓIDE corresponde à liga de mais baixa temperatura de transformação sólida
Austenita → FASE (FERRITA) + Cementita
• Temperatura= 725 C
• Teor de Carbono= 0,8 %
• Aços com 0,02-0,8% de C são chamadas de aços hipoeutetóides
• Aços com 0,8-2,1% de C são chamadas de aços hipereutetóides
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MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
• É similar ao eutético
• Consiste de lamelas alternadas de fase (ferrita) e Fe3C (cementita) chamada de
• Propriedades mecânicas da perlita
• intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e cementita (dura e frágil)
PERLITA
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MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE
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MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE RESFRIADO LENTAMENTE
Somente Perlita
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MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
Baixo Carbono
Baixa Dureza e alta ductilidade;
Bons para trabalhos mecânico e soldagem;
Não são temperáveis;
Utilizados na construção de prédios, pontes, navios, automóveis.
Estrutura é usualmente ferrítica e perlítica
Entre as suas aplicações típicas estão as chapas automobilística, perfis estruturais e chapas utilizadas na fabricação de tubos, construção civil, pontes
AÇO BAIXO CARBONO < 0,3% C
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MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO
Ferríta (pró eutetóide )
AÇO COM ~0,2%C Perlita
As quantidades de ferríta e variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas
Médio Carbono São aços de boa temperabilidade em água Apresentam a melhor combinação de tenacidade e ductilidade e resistência mecânica e dureza São os aços mais comuns, tendo inúmeras aplicações em construção : rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins e outras peças de máquinas que necessitam de elevadas resistências mecânica e ao desgaste tenacidade Quando temperados e revenidos atingem boa tenacidade e
resistência. Os tratamentos térmicos são realizados com taxas de resfriamento elevadas e com seções finas. São utilizados em rodas, equipamentos ferroviários, e peças que
necessitam de alta resistência mecânica.
AÇO MÉDIO CARBONO 0,3-0,6% C
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MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR DE CARBONO RESFRIADOS LENTAMENTE
Ferrita Perlita
AÇO COM ~0,45%C
PROPRIEDADES DOS AÇOS ALTO CARBONO
Apresentam baixa conformabilidade e tenacidade
Apresentam alta dureza e elevada resistência ao desgaste
Quando temperados são frágeis
Apresentam elevada dureza e resistência após a têmpera.
São comumente utilizados em trilhos, engrenagens, componentes sujeitos ao desgaste (martelo).
AÇO ALTO CARBONO > 0,6% C
4)
MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
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Teo
r d
e C
arb
on
o =
0,8
-2,0
6 %
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Aços classificação – ABS (American Bureau of Shipping)
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RULES FOR MATERIALS AND WELDING 2009 PART 2
May 30, 2011 25