DIAGRAMA DE FASE FERRO - Fe3CO ferro puro solidifica-se a 1535C em um sistema cristalino CCC, chamado de ferro delta. A 1390C o sistema CCC transforma-se em CFC sendo conhecido como ferro gama. A estrutura CFC permanece at a temperatura de 910C quando volta a ser CCC, sendo ento denominada de ferro alfa.Chama-se de ao, fundamentalmente, uma liga de ferro-carbono com menos que 2% de C.Nos aos, a soluo slida de carbono em ferro delta chama-se de ferrita delta, a soluo slida de carbono em ferro gama chama-se de austenita e a soluo slida de carbono em ferro alfa chama-se ferrita alfa ou simplesmente, ferrita. A presena de carbono, assim como de outros elementos de liga, altera as temperaturas de mudana de fase, que so modificadas a cada composio qumica.Os diagramas de fase utilizados em Metalurgia apresentam as fases em equilbrio a uma dada temperatura e presso atmosfrica normal.O equilbrio quase sempre o estvel, isto , a fase apresentada a mais estvel. O diagrama Fe-Fe3C ser estudado entre 0%C a 6,7%C. A composio de 6,7%C corresponde ao composto Fe3C chamado de cementita. Deve-se observar que a cementita no representa a fase mais estvel. A fase mais estvel seria a grafita. Como, porm, a decomposio da cementita em grafita muito lenta o diagrama Fe-Fe3C para efeitos prticos mais teis e precisos.Supondo-se um processo de resfriamento lento e contnuo, os aspectos mais importantes de transformao de fase no ao carbono so abordados a seguir.

Diagrama de Fase Fe-FeC.- Transformao de ferrita delta em austenitaEsta transformao do sistema cristalino, que no ferro puro ocorre a 1390 C, pode ocorrer nos aos a uma temperatura mxima de 1492 C, com o aumento de teor de carbono.- Transformao de austenita em ferritaNo ferro puro, esta transformao de sistema cristalino (CFC para CCC) ocorre a 910C.Entretanto, no ao, devido ao elemento de liga carbono, a transformao ocorre na faixa de temperatura entre A3 e A1 (ver figura 6.6). O limite superior, que corresponde a A3, varia de 910 C a 723 C. Por exemplo, o limite superior para um ao carbono com 0,10% de carbono 870 C enquanto para um ao carbono com 0,50% de carbono 775 C.- Transformao de austenita em ferrita e cementitaA transformao de austenita em ferrita e cementita ocorre temperatura de 723 C, que corresponde linha A1, independente do teor de C. Esta temperatura conhecida como temperatura eutetide. A liga com 0,8% de carbono chamada eutetide, composta essencialmente de perlita (ferrita + cementita). Abaixo de 0,8% de carbono chamam-se hipoeutetide e entre 0,8% e 2% de carbono chama-se hipereutetide.- Transformao de austenita em cementitaEsta transformao ocorre no ao na faixa de temperatura entre Acm e A1, variando com o teor de carbono. O limite superior que corresponde a Acm varia de 1147 C a 723 C. Por exemplo, o limite superior para um ao carbono com 2%C 1147 C, enquanto para um ao carbono com 0,8%C 723 C.Deve-se observar que a austenita pode dissolver at 2% de carbono em soluo slida.Entretanto, a ferrita pode dissolver no mximo 0,025%C. Como abaixo de A1, toda a austenita se transforma, o carbono precipitado, isto , que no ficou dissolvido na ferrita, se combina com o ferro formando um composto intermetlico denominado de cementita (Fe3C). A cementita contm cerca de 6,67%C e se precipita em lamelas nos gros de ferrita. Estes gros so chamados de perlita. preciso observar que as transformaes mostradas no diagrama Fe-Fe3C se processam quando a velocidade de resfriamento muito baixa, isto , as transformaes se processam lentamente. Quando ocorre um resfriamento rpido de material com microestrutura austentica pode-se obter uma fase supersaturada em carbono chamada de martensita. A martensita uma fase metaestvel formada durante o resfriamento rpido a partir da austenita. Chama-se de tmpera ao resfriamento rpido que permite a formao da martensita.A martensita cristaliza-se no sistema tetragonal de corpo centrado, possuindo uma microestrutura acicular. A martensita muito frgil e apresenta dureza muito elevada.

CURVAS TEMPERATURA-TRANSFORMAO-TEMPO (TTT)

APRESENTAO DAS CURVAS TTTO diagrama de fase Fe-Fe3C, embora seja de grande utilidade, no fornece informaes acerca da transformao da austenita em condies diferentes das condies de equilbrio. Por exemplo, com o diagrama Fe-Fe3C no se tem informaes acerca das velocidades de resfriamento necessrias para temperar o material ou a que temperatura se d esta transformao. Uma maneira de se obter estes dados atravs da utilizao de um diagrama de transformao isotrmica ou diagrama TTT (ver figura 6.7), que obtido pelo resfriamento da austenita a temperaturas constantes e sua transformao determinada ao longo do tempo.

Curva de Temperatura-Transformao-Tempo de um ao Eutetide.

O exame desta curva para o ao com 0,8% de C revela o seguinte:- a linha horizontal, na parte superior do diagrama, representa a temperatura eutetide, isto , a linha A1 temperatura de 723 C;- a linha I indica o tempo necessrio, em funo da temperatura, para que a transformao da austenita em perlita se inicie;- a linha F indica o tempo necessrio, em funo da temperatura, para que a transformao da austenita em perlita se complete;- a transformao demora para se iniciar e se completar, temperatura logo abaixo da crtica; em outras palavras, a velocidade de transformao baixa inicialmente;- o tempo para a transformao se iniciar e se completar cada vez menor medida que decresce a temperatura, at que, no ponto P, tem-se o mais rpido incio de transformao;- abaixo do ponto P, aumenta novamente o tempo para que a transformao se inicie ao mesmo tempo em que a velocidade de transformao decresce;- finalmente, temperatura aproximadamente de 200 C, a linha Mi e mais abaixo a linha Mf, indicam o aparecimento de martensita, a qual tem lugar instantaneamente, independente, portanto, do tempo. Assim, a cerca de 200 C, a martensita aparece, em percentagens crescentes a partir de Mi, at constituir, temperatura correspondente a Mf, a totalidade do produto de transformao.Os constituintes resultantes da transformao da austenita nas diferentes faixas de temperatura aparecem na seguinte sequncia:(a) logo abaixo de A1, zona em que a velocidade de transformao muito baixa, forma-se a perlita grossa, que possui lamelas largas e baixa dureza;(b) a medida que a temperatura cai, na proximidade do ponto P, a perlita que se forma adquire lamelas cada vez mais finas e chamada de perlita fina;(c) entre o ponto P e o incio de formao da martensita, novamente h necessidade de um tempo mais longo para a transformao da austenita. Nesta faixa de temperatura o produto de transformao resultante varia de aspecto, desde um agregado de ferrita em forma de pena e carboneto de ferro muito fino, at um constituinte em forma de agulhas. Todas essas estruturas so designadas por bainita. A bainita tem maior dureza que a perlita fina.Deve-se observar que para cada ao, isto , para aos de diferentes composies, existem curvas TTT diferentes. Outra limitao que o diagrama levantado a partir de transformaes isotrmicas.FATORES QUE INFLUENCIAM A POSIO DAS CURVAS TTTA posio da curva TTT influenciada pelos seguintes fatores:- Teor de carbono - quanto maior o teor de C, at a percentagem de 0,8%, mais para a direita ficar deslocada a curva TTT.- Teor de elementos de liga - quanto maior os teores de elementos de liga, com exceo do Co, mais para a direita ficar deslocada a curva TTT.- Tamanho de gro e homogeneizao da austenita - quanto maior o tamanho de gro da austenita e quanto mais homogneo for o gro mais deslocada para a direita ficar a curva TTT.A consequncia mais importante do deslocamento da curva TTT para a direita, consiste na maior facilidade de se obter a estrutura martenstica. Diz-se que um ao A mais tempervel que um ao B, quando a curva TTT de A est deslocada para a direita em relao a curva TTT de B, isto , com menores velocidades de resfriamento se atinge a estrutura martenstica em A.