Transformações de fase em aços [15]

Diagrama de equilíbrio transformaçõesDiagrama de equilíbrio transformaçõesmuito lentas

divergênciasdevido ao

processamentoindustrial

Reações / transformações em condições realísticas:resfriamento isotérmico (T-T-T)

diagramas

1>resfriamento contínuo

Transformações de fase em aços

Diagrama temperatura-tempo-transformação (TTT):coleta de dados é feita em uma série de tratamentoscoleta de dados é feita em uma série de tratamentos

isotérmicos, visando identificar os tempos necessários parao início e o final de transformação por análise microestrutural.ç p

620°C

aço

A ponto A ponto BB

C

1080

DC

1D1h1m

2>ponto Dponto C

Transformações de fase em aços

Um outro microconstituinte dos aços: a BAINITAAspecto morfológico da bainita – formada em temperatu-Aspecto morfológico da bainita formada em temperaturas inferiores à perlita, constitui-se de finos agregados de placas ou agulhas de ferrita com partículas de Fe3C.p g p 3

ferrita supersaturada de carbono

difusão de carbono p/ γ edifusão de carbono para difusão de carbono p/ γ eprecipitação de cementita em α

difusão de carbono para a austenita adjacente

precipitação da cementita

3>bainita superior bainita inferior

(550 - 400°C) (400 - 250°C)

Transformações de fase em aços

E outro importante microconstituinte: a MARTENSITAAspecto morfológico da martensita – reação promovidaAspecto morfológico da martensita reação promovidapelo cisalhamento de planos atômicos em temperaturasonde a difusão é menor, constitui-se de finos placas de , pferrita supersaturada de carbono (tetragonal).

[001]γ [001]α[001]γ [001]αdistorção da redeCFC TCC

)pC(%045,01ac

⋅+=

[010]α

a

[100]α[100]γ

[010]γ resistência e fragilidade

4>

[100]γaγ = 3,64 Å aα = 2,86 Å elevadas

Transformações de fase em aços

Microestruturas típicas:

Bainita inferior vista no Martensita vista no20 μm

microscópio ótico, apóstransformação parcial daamostra

microscópio ótico, apósaquecimento a 1200°C eresfriamento da amostra

5>

amostra. resfriamento da amostraem água.

Transformações de fase em aços

Diagrama de resfriamento contínuo (CCT)coleta de dados é feita em uma série de amostrascoleta de dados é feita em uma série de amostras

submetidas a diferentes taxas de resfriamento, nas quais sãoidentificados o início e o final de transformação de fase.ç

• Fatores que afetam as curvasde resfriamento:

Composição químicaComposição química

Tamanho de grão austeníticoTamanho de grão austenítico

Homogeneidade da austenitaHomogeneidade da austenita

6>aço 4340 (Ni, Cr, Mo) TEMPERABILIDADE

Transformações de fase em aços

Efeito da composição química: exceto o cobalto, todos oselementos atrasam o início de transformação. A transformaçãoelementos atrasam o início de transformação. A transformaçãoeutetóide também é influenciada. O carbono abaixa Ms.

7>

Transformações de fase em aços

Efeito do tamanho de grão austenítico: a utilização de altas temperaturas de austenitização promove o crescimentoaltas temperaturas de austenitização promove o crescimentodo tamanho de grão, cuja tendência é retardar a transformação.

Grãos grosseiros possuem menor superfície de interface,f f

8>o que compromete a nucleação das fases a serem formadas.

Transformações de fase em aços

Efeito da homogeneidade da austenita:

verifica-se que quanto maior for a homogeneidade da austenitamaiores serão os tempos necessários para que se iniciem asp p qtransformações de fase. A presença de inclusões pode contri-buir para a nucleação da ferrita, assim como a segregação de p ç , g g çelementos de liga estabilizadores da ferrita (Ti, Sn, P, V, Nb...)podem induzir a uma aceleração da transformação de fase.

A homogeneização da austenita é muito importante para o sucesso de tratamentos térmicos como a têmpera dos aços.

9>

Transformações de fase em aços

Efeito do tamanho (espessura) da peça:

peças com grande diâmetropossuem maiores gradientesp gde temperatura, que podempromover a formação dep çdiferentes microestruturas.

Temperabilidade: propriedade do aço relacionada à forma-ção de martensita, responsável pelo endurecimento após a têmpera dos aços.

10>

Transformações de fase em aços

Ensaio de temperabilidade (Grossmann):

cilindros com diferentescilindros com diferentes diâmetros são temperados

e medidas de durezae ed das de du e ana direção radial são

realizadas

aço 1090

11>

Transformações de fase em aços

Ensaio de temperabilidade (Jominy):

cilindros padronizados (φ 1” x 4”)cilindros padronizados (φ 1 x 4 )são resfriados por uma das

extremidades e medidas de durezaextremidades e medidas de durezana direção axial são realizadas

12>

Transformações de fase em aços

Bibliografia:

Chiaverini, V. Aços e Ferros Fundidos. ABM, 5a. ed., São Paulo 1987 pp 41 74São Paulo, 1987, pp. 41-74.

Colpaert H Metalografia dos Produtos SiderúrgicosColpaert, H. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns. Ed. Edgard Blücher, São Paulo, 1974, pp. 229-237.

Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. Ed Edgard Blucher São Paulo 1970 pp 272-287Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1970, pp. 272 287.

Reed-Hill, R. E. Princípios de Metalurgia Física. Ed.Reed Hill, R. E. Princípios de Metalurgia Física. Ed.Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1982, pp. 574-591.

Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Materiais de Construção Mecânica I.

13® 2009. Permitida a impressão e divulgação. http://www.dem.feis.unesp.br/maprotec/educacional.shtml/