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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PGETEMA
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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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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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CURVAS TTT
incio final
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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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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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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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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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Ex 5: CURVAS TTT E MICROESTRUTURAS PARAAOS HIPOEUTETIDE E HIPEREUTETIDE
0,35% C 0,9 %C
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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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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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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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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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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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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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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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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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COMPOSIO QUMICA/ELEMENTOS DECOMPOSIO QUMICA/ELEMENTOS DELIGALIGA
AISI 4340AISI 4340neste ao possvel obter bainita porneste ao possvel obter bainita porresfriamento contnuoresfriamento contnuo
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COMPOSIO QUMICA/ELEMENTOS DECOMPOSIO QUMICA/ELEMENTOS DELIGALIGA
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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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