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5/17/2018 Curvas TTT - slidepdf.com

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Diagrama Transformação–Tempo-Temperatura

Um dos fatores mais importantes que influenciam a posição das linhas de

transformação, ou seja, a própria transformação da austenita, é a velocidade

de esfriamento.

De fato, se aumentar essa velocidade, haverá um afastamento das

condições de equilíbrio e as reações de transformação tendem a modificar-se,

pois, como a alteração do reticulado cristalino do ferro gama e ferro alfa

dependem da movimentação atômica, esta não se completa e, em

consequência, os constituintes normais resultantes da transformação da

austenita – como a perlita – deixam de formar-se ou até mesmo podem surgir

novos constituintes estruturais.As pesquisas experimentais que levaram a essas conclusões foram

realizadas pela primeira vez por Davenport e Bain. Essas pesquisas

possibilitaram igualmente explicar mais cientificamente os fenômenos que

levam a formação dos constituintes que se originam na tempera dos aços.

Diagrama de transformação isotérmica ou curvas em C ou TTT – O

estudo experimental, que pode ser facilmente reproduzido em laboratório,

consiste no seguinte: corpos de prova de aço de dimensões pequenas, para

que quando resfriados a diferentes velocidades, o resfriamento se dê ao

mesmo tempo através de toda a sua seção, são aquecidos a temperatura

acima da zona crítica, de modo apresentarem a estrutura austenitica. A seguir,

são rapidamente mergulhados em banho líquido (sal ou chumbo fundido), a

temperaturas variáveis abaixo da zona crítica. São mantidos a essas

temperaturas durante os tempos necessários para que a austenita se

transforme nos produtos normais (ferrita mais perlita, somente perlita, ou perlita

mais cementita).

O processo de transformação pode ser acompanhado por diversos meios.

Entre eles, pelo exame da microestrutura, ou seja, uma vez mantido à

temperatura desejada, durante o tempo escolhido, o corpo de prova é esfriado

rapidamente em água ou salmoura.

Se houve transformação da austenita nos seus produtos normais, estes

são detectados no microscópio. Se não houve transformação, a observação



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microscópica evidenciará o fato, detectando eventualmente a presença de um

outro constituinte estrutural que não o normal.

Para tornar a experiência mais simples, escolhem-se corpos de prova de

um aço eutetóide, visto que, para ele, só há um produto normal de

transformação da austenita, a perlita.

Em resumo:

- Uma série de corpos de prova de diminutas dimensões é aquecida na

faixa austenítica;

- Um certo número é mergulhado num banho de chumbo fundido, mantido

por exemplo, a 680°C e ai permanece durante tempos diferentes para cada um,

por exemplo, 10, 100, 200, 500 etc. segundos.

- pelo que foi explicado no início, a austenita permanece estável durante

um certo tempo, ou seja, decorrido esse tempo ela começa a transformar-se e,

decorrido um tempo maior, ela termina de se transformar;

- repete-se a experiência mergulhando-se outros corpos de prova em

banhos de chumbo fundidos mantidos a temperaturas cada vez mais baixas e,

para cada nível de temperatura, observa-se o inicio e o fim da transformação.

Tem-se assim, uma série de tempos que marcam, para os vários níveis de

temperatura, o início e o fim da transformação da austenita.

Adota-se, para maior segurança no exame da estrutura originada pela

transformação da austenita, como início de transformação, o ponto

correspondente a formação de 0,5% de perlita e como fim de transformação o

ponto correspondente à formação de 99,5% de perlita.

Com os dados obtidos, pode-se construir um diagrama “temperatura-tempo”. Esse diagrama é chamado “transformação isotérmica” ou “ a

temperatura constante”.

O seu aspecto, para o aço eutetóide mencionado, está representado na

figura abaixo.



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Devido ao longo tempo que ocorre, em certos níveis de temperatura para

que a transformação se inicie e se complete, essa variável é lançada, no

gráfico, em escala logarítmica.

Em função de suas formas, as curvas obtidas são também chamadas “em

C”. Outra denominação usada é “curvas TTT” (transformação-tempo-

temperatura).

Nas experiências originais de Davenport e Bain, essas curvas apresentam

a forma de um S; por isso ainda hoje elas são comumente chamadas “em S”.

O seu exame mostra que:

- na faixa superior de temperatura, o inicio de transformação da austenita

(curva I) é muito demorado, assim como o fim. A estrutura resultante é perlita,

de granulação grosseira, chamada “perlita grossa”, com baixa dureza, variável

de 5 a 20 Rockwell C, os valores mais elevados correspondendo aos níveis

mais baixos de temperaturas;

- à medida que a temperatura decresce, a demora para o inicio e fim de

transformação é menor; a granulação da perlita vai se tornando mais fina,

originando-se a estrutura chamada “perlita fina”, com dureza cada vez mais

elevada. Os seus valores podem chegar a 40-45 Rockwell C;

-

Curvas TTT – transformação da austenita em perlita fina.



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- em torno de550 °C (lembre-se que está sendo considerado um aço

eutetóide), o menor tempo para inicio e fim de transformação. Esse ponto

corresponde ao chamado “joelho” ou “cotovelo” das curvas em “C”.

- a partir dessa temperatura começa novamente a aumentar o tempo para a

transformação da austenita iniciar-se e completar-se; surge nas faixas de

temperaturas correspondentes, um novo constituinte - a “Bainita” ( em

homenagem a Bain).

Curvas TTT – transformação da austenita em bainita.

A bainita é completamente diferente de perlita: trata-se de uma estrutura

cujo aspecto varia desde um agregado de ferrita em forma de pena e um

carboneto muito fino ( em torno de 450°C), até um constituinte em forma de

agulhas (em torno de 200°C), com coloração escura. A dureza desse

constituinte é elevada, variando de 50 a 60 Rockwell C;



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- finalmente, nos níveis mais baixos de temperatura, na faixa aproximada de

200°C a 100°C, ocorre uma nova transformação, a qual independente do

tempo, como as linhas Mi e Mf estão indicando. Surge mais um novo

constituinte – a “matensita” – cuja formação brusca começa na linha Mi e

termina na linha Mf.

Curvas TTT – transformação da austenita em martensita.

Esse constituinte apresenta-se na forma de agulhas (figura abaixo), comcoloração clara. Frequentemente, a martensita é chamada “acircula”. Sua

dureza é muito elevada: 65 a 67 RC.

Uma das teorias para explicar essa dureza elevada é ligada à velocidade

de resfriamento. Realmente, a transformação do reticulado cúbico de face

centrada (gama) característico da austenita, para reticulado cúbico centrado

(alfa) não é evitada, qualquer que seja a velocidade de resfriamento. Sendo



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essa muito rápida, não se dá, portanto, tempo para que o carbono que está em

solução sólida na austenita seja expulso. Forma-se, por assim dizer, uma

solução sólida supersaturada de carbono ou Fe3C no ferro alfa, cujo o

reticulado fica distorcido, aumentando grandemente a dureza da estrutura

resultante. Admite-se hoje que a estrutura cristalina da martensita seja

tetragonal compacta e não cúbica. Essa estrutura está sujeita a elevadas

microtensões e apresenta-se supersaturada de carbono. Essa estrutura é

considerada a mais dura e mais frágil dos aços.

Fatores que influem na posição das linhas em C

A posição das linhas em C do diagrama de transformação isotérmico é

influenciado por diversos fatores.

Esses fatores são os seguintes:

- Composição química;

- Tamanho de grão;

- Homogeneidade da austenita.

- Composição Química: Quanto menor o teor de carbono (abaixo do

eutetóide) mais difícil de se obter estrutura martensítica, por que as curvas TTT

são deslocadas para a esquerda, como podemos observar abaixo no diagrama

de transformação Isotérmico de um aço Hipoeutetóide .



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Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e

complexas são as reações, retardando as transformações. Então os elementos

de liga tendem a deslocar as curvas TTT para a direita, ou seja, retardar a

transformação da austenita. Facilitam a formação da Martensita. A única

exceção conhecida é o Cobalto.

- Tamanho de grão:

Admitindo-se dois grãos de austenita de tamanhos diferentes e admitindo-

se ainda que a transformação da austenita comece nos contornos dos grãos e

ao mesmo tempo, é claro que no grão menor a transformação se complete num

tempo mais curto. O tamanho de grão, portanto, tende a deslocar as curvas

TTT para a direita. Então o tamanho de grão grande retarda a transformação

da austenita e favorece a formação da martensita.

- Homogeneidade da austenita:

A austenita, quanto menos homogênea, ou seja, quanto maior a

quantidade de carbonetos residuais ou de áreas localizadas ricas em carbono

confere a tendência de acelerar o inicio e o fim das reações de transformação,

isto é, deslocar as curvas TTT para a esquerda. Isso se deve aos carbonetos

residuais ou regiões ricas em C atuarem como núcleos para a formação da

perlita.

Então, uma maior homogeneidade da austenita favorece a formação da

martensita

Exemplos de utilização das Curvas TTT para realização de tratamento

térmico nos aços.

- Recozimento Pleno

O recozimento tem por fim baixar a dureza do material, melhorar a

usinabilidade, melhorar as características de deformação plástica a frio. Esse

tratamento térmico é caracterizado por um esfriamento lento através da zona

crítica, a partir da zona de austenitização (geralmente A3 para aços

hipoeutetóides e entre A1 e Acm para os aços hipereutetóides).



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O esfriamento lento é obtido, desligando-se o forno e deixando o aço

esfriar dentro do forno. O resfriamento para o recozimento pleno é

representado esquematicamente na figura abaixo.

As microestruturas resultantes de um recozimento pleno são: perlita e

ferrita para aços hipoeutetóides, cementita e perlita para aços hipereutetóides e

perlita para aços eutetóides.

- Têmpera

A tempera tem como finalidade a obtenção de durezas, limites de

resistências e limites de escoamento mais elevados que os obtidos pelo

recozimento ou pela normalização.

A têmpera consiste num resfriamento rápido do aço aquecido acima auma temperatura de cerca de 50°C acima de A3 para aços hipoeutetóides e

50°C acima de A1 para aços eutetóides e hipereutetóides.

Para provocar o resfriamento rápido a fim de gerar martensita, as peças

são resfriadas em água, óleo, banhos de sal fundidos ou em outros meios

adequados.



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Na têmpera o constituinte final desejado é a martensita que, sob o ponto

de vista de propriedades mecânicas gera o aumento do limite de resistência a

tração do aço e também da sua dureza. Resultam também da têmpera,

redução da ductilidade, da tenacidade e o aparecimento de apreciáveis tensões

internas. Tais inconvenientes são atenuados ou eliminados pelo revenimento.

- Austêmpera

Tratamento térmico composto de aquecimento até a temperaturade

Austenitização, permanência nessa temperatura até completa homogenização,

resfriamento rápido até uma temperatura dentro da faixa de formação da

bainita, permanência nessa temperatura até completa transformação da

austenita em bainita e resfriamento qualquer até temperatura ambiente.

As temperaturas para austêmpera dependem do tipo de aço e variam

geralmente entre 260°C e 400°C.



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O objetivo principal da austêmpera é obter maior ductilidade e tenacidade

a determinada dureza elevada, reduzir a probabilidade de trincas e distorção da

peça tratada.

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