Aula 10 – Diagrama de fases Para ter acesso a esse material acesse: http://professores.chapeco.ifsc.edu.br/keli/ Aula 10 – Diagrama de fases 1

Conceitos básicos Limite de solubilidade: é o limite máximo de soluto que pode ser dissolvido em um solvente. Solvente: maior quantidade (água) Soluto: menor quantidade (açucar)

Duas fases Uma fase Solução sólida

Conceitos básicos Fase: é a porção homogênea de um sistema que tem características físicas e químicas definidas. A interação de 2 ou mais fases em um material permite a obtenção de propriedades diferentes

Diagrama de Fases ou Equilíbrio Diagrama de fase ou equilíbrio é uma representação gráfica de um sistema de ligas, onde os estados físicos (sólido, líquido e gasoso) e as estruturas (fases) são conhecidos em função das suas composições e temperaturas.

Diagrama de Fases ou Equilíbrio Eixo y: representa-se a escala de temperaturas. Eixo x: estão indicadas as composições químicas em percentuais.

Ou seja, o diagrama de fase mostra quais fases estarão presentes as ligas de acordo com a temperatura e composição química.

Diagrama de Fases ou Equilíbrio O estudo do diagrama de fase é de grande importância pois o mesmo serve de instrumento para compreender e prever o comportamento dos metais e suas ligas nas transformações térmicas, como a solidificação, fusão e tratamentos térmicos.

Diagrama de Fases ou Equilíbrio / Definições Linha Líquidus: acima da linha líquidos temos somente constituintes no estado líquido.

Diagrama de Fases ou Equilíbrio Definições Linha Sólidus: abaixo da linha sólidus temos somente material no estado sólido.

Diagrama de Fases ou Equilíbrio Informações obtidas através da análise do diagrama Identificar quais as fases presentes para diferentes composições e temperaturas. Indicar a temperatura à qual uma liga, resfriada em condições de equilíbrio, começa a solidificar, assim como o intervalo de temperaturas em que a solidificação ocorre. Indicar a temperatura à qual as diferentes fases começam a fundir.

Diagrama de Fases ou Equilíbrio O diagrama de fase que será estudado é o da liga ferro carbono, caracteriza-se por ser binário, pois apresenta apenas dois componentes como a própria designação indica. Diagrama ternário

Diagrama Fe-C (Fe-Fe3C)

Diagrama de Fases ou Equilíbrio O teor de C vai até 6,67% porque é a solubilidade máxima do carbono no ferro. Pouco se conhece acima desse teor de carbono; na realidade acima de 4,5% de carbono essas ligas não tem aplicação tecnológica. Ferro com 6,67% de Carbono - Cementita: Fe3C Ferro puro – 0,0% de carbono

Ponto Eutético: 1 líquido se transforma em 2 sólidos. Ex.: L Austenita + Cementita Ponto Eutetóide: 1 sólido se transforma em 2 sólidos. Ex.: Austenita Ferrita + Cementita Ponto Peritético: 1 sólido +1 líquido se transforma em 1 sólido. Ex.: Líquido + ferrita delta Austenita

Diagrama de Fases ou Equilíbrio Cada região do diagrama apresenta constituintes característicos, que serão definidos a seguir:

Austenita É definida como uma solução sólida de carbono em ferro gama (Feγ). A solubilidade máxima do carbono na austenita é de 2,1% e ocorre a 1147oC.

Austenita Propriedades da austenita Estrutura CFC (Não é magnética) Dureza de aproximadamente 300 HB L.R. = 1000 N/mm2 Alongamento de 30%

Ferrita Pode ser definida como uma solução sólida de carbono em ferro alfa (Feα). A solubilidade máxima do C na ferrita ocorre em 727 °C e é de 0,022%. A solubilidade do C na temperatura ambiente na ferrita é de 0,008%. A ferrita é um dos constituintes mais dúcteis dos aços.

Ferrita Propriedades da ferrita Estrutura CCC Dureza de aproximadamente 90 HB L.R.= 280 N/mm2 Alongamento de 35 a 40% Magnética a temperatura ambiente.

Cementita É o carboneto de ferro, de fórmula Fe3C, e contém aproximadamente 6,7% de carbono e 93,3% de ferro. É um dos constituintes mais duros e frágeis dos aços.

Cementita Propriedades da cementita Estrutura ortorrômbica Dureza de aproximadamente 700 HB Alongamento: 0% Magnética a temperatura ambiente.

Perlita É uma microestrutura bifásica formada por Ferrita + Cementita. Normalmente, em condições de equilíbrio a perlita apresenta estrutura lamelar, com lamelas alternadas de ferrita e cementita.

Perlita

Perlita Propriedades da perlita A perlita é composta por 88,5% de ferrita e 11,5% de cementita. Dureza varia de ~165 - 370 HB L.R. = 735 N/mm2 Alongamento de 15%.

Microestruturas típicas AÇO COM ~0,2%C Ferrita Perlita

Microestruturas típicas AÇO COM ~0,45%C Ferrita Perlita

Lista de exercícios número 1

Referências CALLISTER Jr, William. Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma introdução. 5ª Ed. Rio de Janeiro. LTC. 2005. VAN VLACK, Laurence Hall. Princípios de Ciência dos Materiais. 4ª Ed. São Paulo. Edgard Blücher. 2002. PADILHA, Ângelo Fernando. Materiais de Engenharia: Microestrutura e Propriedades. São Paulo. Hemus. 2007. SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6ª Ed. Pearson. 2008. SENAI. Telecurso 2000 Profissionalizante. São Paulo. PASCOALI, S. Apostila de Tecnologia dos Materiais I. CEFET – SC. Araranguá. 2008. COSTA, E. M. Diagrama de Fase em condições de equilíbrio. PGETEMA/PUCRS.