9- tranformacoes de fases

8/8/2019 9- tranformacoes de fases

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9. Transformaes de fases9. Transformaes de fases

em metais e microestruturasem metais e microestruturas

- Conceitos bsicos- Conceitos bsicos

- Alteraes microestruturais das ligas Fe-C e- Alteraes microestruturais das ligas Fe-C e

propriedades (curvas Temperatura-Tempo-propriedades (curvas Temperatura-Tempo-

Transformao).Transformao).


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RS Resfriamento fora do equilbrio

EFEITOS DO NO-EQUILBRIOa Ocorrncias de fases ou transformaes em

temperaturas diferentes daquela prevista nodiagrama

a Existncia a temperatura ambiente de fases

que no aparecem no diagramaa Cintica das transformaes

equao de Arrhenius: r=A exp-Q/RT


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RS TRANSFORMAES DE FASETRANSFORMAES DE FASE

COM DIFUSOCOM DIFUSOo Sem variao no nmero e composio de fases

Ex: solidificao metal puro e transformao alotrpicaEx: solidificao metal puro e transformao alotrpicao Com variao no nmero e composio de fases

Ex: Transformao euttica, eutetide...Ex: Transformao euttica, eutetide...

SEM DIFUSOSEM DIFUSOo Ocorre com formao de fase metaestvel

Ex: transformao martensticaEx: transformao martenstica

A maioria das transformaes de fase no estado slido no ocorreinstantaneamente, ou seja, so dependentes do tempo


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RS

CURVAS TTT

a As curvas TTT estabelecem a temperatura eo tempo em que ocorre uma determinada

transformaoa S tem validade para transformaes a

temperatura constante


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RS

CURVAS TTT

incio final


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RS

Ex 1: CURVA TTTPARA AO EUTETIDE

Temperatura deaustenitizao

+Fe3CPerlita

-Como a martensita no envolve difuso, a sua formao ocorre instantaneamente

(independente do tempo, por isso na curva TTT a mesma corresponde a uma reta).

Martensita


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RS

EX 2: CURVAS TTTPARA AO EUTETIDE COMAS DUREZAS ESPECIFICADAS DAS MICROESTRUTURAS

Perlita grossa ~86-97HRBPerlita fina ~20-30HRCTroostita ~30-40HRCBainita superior ~40-45 HRC

Bainita inferior~50-60 HRC

Martensita 63-67 HRC


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RS

Ex 3: ALGUMAS CURVAS DEEx 3: ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURARESFRIAMENTO A TEMPERATURACONSTANTECONSTANTE, PARA UM AO EUTETIDE, E AS RESPECTIVAS, PARA UM AO EUTETIDE, E AS RESPECTIVASMICROESTRUTURAS FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOSMICROESTRUTURAS FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOS


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RS

Ex 4: ALGUMAS CURVAS DEEx 4: ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTNUORESFRIAMENTO CONTNUO, PARA UM, PARA UMAO EUTETIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURASAO EUTETIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURASFORMADAS PARA CADA UM DOS CASOSFORMADAS PARA CADA UM DOS CASOS

A (A (FORNOFORNO)= Perlita grossa)= Perlita grossa

B (B (ARAR)= Perlita + fina (+ dura)= Perlita + fina (+ dura

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

D (D (LEOLEO)= Perlita +)= Perlita +

martensitamartensitaE (E (GUAGUA)= Martensita)= Martensita

No resfriamento contnuo, as curvas TTT deslocam-se um pouco

para a direita e para baixo


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RS

Ex 5: CURVAS TTT E MICROESTRUTURAS PARAAOS HIPOEUTETIDE E HIPEREUTETIDE

0,35% C 0,9 %C


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RS

MICROESTRUTURAS RESULTANTES DOMICROESTRUTURAS RESULTANTES DORESFRIAMENTO RPIDORESFRIAMENTO RPIDO

a MARTENSITAMARTENSITA- A martensita se forma quando oA martensita se forma quando o

resfriamento for rpido o suficiente deresfriamento for rpido o suficiente deforma aforma a evitar a difuso do carbonoevitar a difuso do carbono,,

ficando o mesmo retido em soluo.ficando o mesmo retido em soluo.Como conseqncia disso, ocorre aComo conseqncia disso, ocorre atransformao polimrfica mostradatransformao polimrfica mostradaao lado.ao lado.

- Como a martensita no envolveComo a martensita no envolvedifuso, a sua formao ocorredifuso, a sua formao ocorre

instantaneamente (independente doinstantaneamente (independente dotempo).tempo).

Cbicode face centrada

AUSTENITA

MARTENSITA

TRANSFORMAOALOTRPICA COM

AUMENTO DE VOLUME,que leva concentrao de tenses


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RS

MICROESTRUTURAS RESULTANTES DOMICROESTRUTURAS RESULTANTES DORESFRIAMENTO RPIDORESFRIAMENTO RPIDO

a MARTENSITAMARTENSITA

-- uma soluo slida supersaturada de carbono (no se forma por difuso) uma soluo slida supersaturada de carbono (no se forma por difuso)-Microestrutura em forma de agulhas-Microestrutura em forma de agulhas- dura e frgil (dureza: 63-67 Rc)- dura e frgil (dureza: 63-67 Rc)

- Tem estrutura tetragonal cbica ( uma fase metaestvel, por isso no aparece no diagrama)- Tem estrutura tetragonal cbica ( uma fase metaestvel, por isso no aparece no diagrama)

Na martensita todo o carbono permanece intersticial, formando uma soluo slida de Ferro supersaturadacom Carbono, que capaz transformar-se em outras estruturas, por difuso, quando aquecida.

a MARTENSITA REVENIDAMARTENSITA REVENIDA

-- obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita) obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita)- A dureza cai- A dureza cai- Os carbonetos precipitam- Os carbonetos precipitam- Forma de agulhas escuras- Forma de agulhas escuras


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RS MARTENSITAMARTENSITA(dureza: 63-67 Rc)(dureza: 63-67 Rc)

Martensita nos aos

Martensita no titnio

A transf. Martensticaocorre c/ aumento de

volume


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RS MARTENSITA REVENIDAMARTENSITA REVENIDA


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S

Fotomicrografia de uma liga de memria de forma(69%Cu-26%Zn-5%Al), mostrando as agulhas demartensita numa matriz de austenita


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S PERLITAPERLITAPerlita fina:

20-30 Rc

Perlita grossa:86-97 RB

FERRITA


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S

MICROESTRUTURAS RESULTANTES DOMICROESTRUTURAS RESULTANTES DORESFRIAMENTO FORA DAS CONDIES DERESFRIAMENTO FORA DAS CONDIES DEEQUILBRIOEQUILBRIO

a BAINITABAINITA

- Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho- Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho

- Forma de agulhas, contendo- Forma de agulhas, contendo ferrita e cementitaferrita e cementita, que s podem ser vistas, que s podem ser vistas

com microscpio eletrnicocom microscpio eletrnicoDureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita acidular 50-60 Rca ESFEROIDITAESFEROIDITA

- obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetide) da perlita ou bainita,- obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetide) da perlita ou bainita,durante um tempo bastante longodurante um tempo bastante longo

a TROOSTITATROOSTITA- os carbonetos precipitam de forma globular (forma escura)- os carbonetos precipitam de forma globular (forma escura)

- Tem baixa dureza (30-40 Rc)


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S

Microestrutura da Bainita contendofinssimas agulhas das fases


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S TRANSFORMAESTRANSFORMAES

AUSTENITA

Perlita

( + Fe3C) + afase

preutetide

Bainita

( + Fe3C)

Martensita

(fase tetragonal)

MartensitaRevenida

( + Fe3C)

Ferrita ou cementita

Resf. lentoResf. moderado

Resf. Rpido

(Tmpera)

reaquecimento


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S

FATORES QUE AFETAM A POSIO DASFATORES QUE AFETAM A POSIO DASCURVAS TTT NOS AOSCURVAS TTT NOS AOS

a Teor de carbonoTeor de carbonoa

Tamanho do gro da austenitaTamanho do gro da austenitaa Composio qumica (elementos deComposio qumica (elementos deliga)liga)


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S TEOR DE CARBONOTEOR DE CARBONO

a Quanto menor o teor de carbonoQuanto menor o teor de carbono(abaixo do eutetide) mais difcil de se(abaixo do eutetide) mais difcil de seobter estrutura martensticaobter estrutura martenstica


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S

COMPOSIO QUMICA/ELEMENTOS DECOMPOSIO QUMICA/ELEMENTOS DELIGALIGA

Quanto maior o teor e o nmero dos elementos de liga, maisQuanto maior o teor e o nmero dos elementos de liga, maisnumerosas e complexas so as reaesnumerosas e complexas so as reaes

Todos os elementos de ligaTodos os elementos de liga (exceto o Cobalto)(exceto o Cobalto) deslocam asdeslocam ascurvas para a direita, retardando as transformaescurvas para a direita, retardando as transformaes

Facilitam a formao da martensitaFacilitam a formao da martensita*** Conseqncia: em determinados aos pode-se obter martensita mesmo comresfriamento lento


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S

EFEITO DA COMPOSIO QUMICA/ELEMENTOSEFEITO DA COMPOSIO QUMICA/ELEMENTOSDE LIGA NAS CURVAS TTTDE LIGA NAS CURVAS TTT

AISI 1335AISI 1335 AISI 5140AISI 5140

Mesmo teor de carbono mas com diferentes elementos de liga


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AISI 4340AISI 4340neste ao possvel obter bainita porneste ao possvel obter bainita porresfriamento contnuoresfriamento contnuo


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AISI 1321 cementadoAISI 1321 cementadoas linhas Mi e Mf soas linhas Mi e Mf soabaixadas.abaixadas.

a

Neste ao a formao da martensita no se finaliza, levando a se terNeste ao a formao da martensita no se finaliza, levando a se teraustenita residual a temperatura ambiente.austenita residual a temperatura ambiente.


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S TAMANHO DE GRO DA AUSTENITATAMANHO DE GRO DA AUSTENITA

Quanto maior o tamanho de gro mais para a direitaQuanto maior o tamanho de gro mais para a direitadeslocam-se as curvas TTTdeslocam-se as curvas TTT

Tamanho de gro grande dificulta a formao daTamanho de gro grande dificulta a formao da

perlita, j que a mesma inicia-se no contorno deperlita, j que a mesma inicia-se no contorno degrogro

Ento, tamanho de gro grande favorece a formaoEnto, tamanho de gro grande favorece a formaoda martensitada martensita


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S TAMANHO DE GRO DA AUSTENITATAMANHO DE GRO DA AUSTENITA

No entanto deve-se evitar tamanho de gro daNo entanto deve-se evitar tamanho de gro daaustenita muito grande porque:austenita muito grande porque:

a Diminui a tenacidadeDiminui a tenacidadea Gera tenses residuaisGera tenses residuais

a mais fcil de empenar mais fcil de empenara mais fcil de ocorrer fissuras mais fcil de ocorrer fissuras


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S HOMOGENEIDADE DA AUSTENITAHOMOGENEIDADE DA AUSTENITA

Quanto homognea a austenita mais para a direitaQuanto homognea a austenita mais para a direitadeslocam-se as curvas TTTdeslocam-se as curvas TTT

Os carbonetos residuais ou regies ricas em COs carbonetos residuais ou regies ricas em Catuam como ncleos para a formao da perlitaatuam como ncleos para a formao da perlita

Ento, uma maior homogeneidade favorece aEnto, uma maior homogeneidade favorece aformao da martensitaformao da martensita


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S

TRATAMENTOS TRMICOS ETRATAMENTOS TRMICOS ECONTROLE DA MICROESTRUTURACONTROLE DA MICROESTRUTURA

a Finalidade:Finalidade:

Alterar as microestruturas e comoAlterar as microestruturas e comoconsequncia as propriedades mecnicasconsequncia as propriedades mecnicasdas ligas metlicasdas ligas metlicas

9- tranformacoes de fases

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