Engenharia Metalúrgica Aula 3: Ligas e seus efeitos

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1 Engenharia Metalúrgica Aula 3: Ligas e seus efeitos
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA MINAS GERAIS IFMG – CAMPUS OURO BRANCO Engenharia Metalúrgica Aula 3: Ligas e seus efeitos Eric Bartulici Mestre em Engenharia de Materiais (UFMG) Engenheiro Metalúrgico (EM-UFOP)

2 Endurecimento Leitura: Chiaverinni, cap. IX
Inclusões metálicas Inclusões não metálicas Partículas de segunda-fase Compostos Intermetálicos 08/10/2015 IFMG Ouro Branco

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4 UNS – Unified Numbering System (ASTM + SAE)
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5 Carbonetos Constituinte com forte efeito endurecedor nos aços.
Fatores que influenciam na dureza/resistência: Forma Tamanho Distribuição Ex: Fe3C; TiC; (FeCr)3C; (VFe)4C3... Elementos formadores de carbonetos por ordem crescente de influência: Mn<Cr<Mo<W<Ta<V<Nb<Ti. Não formadores ( o Fe tem prioridade): Si<Al<Cu<Ni<Co.

6 Elementos endurecedores da ferrita
Cr<W<V<Mo<Ni<Mn<Si<P. Alguns destes são formadores de carbonetos, portanto seus teores relativos ao carbono serão balanceados. Elementos e teores que impedem a formação de austenita: Mo: > 8,2% W: > 12% Si: > 8,5% Ti: > 1%

7 Inclusões não-metálicas
Grandes inclusões são sempre prejudiciais Finas e dispersas, variam conforme a natureza das mesmas. AlN – nitreto de alumínio: controla o crescimento de grão austenítico, formando barreiras, controlando o tamanho de grão final. MnS – sulfeto de manganês, controlado, pode beneficiar a usinabilidade de aços. Grafita em aços de alto carbono.

8 Partículas metálicas dispersas
Cobre: Solúvel no ferro-gama (austenita). Dissolve-se na ferrita à 810ºC em menos de 2%. À 593ºC sua solubilidade cai para menos de 0,3%. Assim, ao ser resfriado a partir da austenita em teores mais elevados, precipita-se na matriz ferrítica em forma de partículas metálicas dispersas, promovendo um endurecimento por precipitação. Pb: efeito semelhante – aumento da usinabilidade.

9 Exemplos de compostos intermetálicos

10 Elementos de liga formadores de carboneto

11 Qual a importância dos carbonetos?
Os carbonetos puros tem sido objeto de muitos estudos em função das suas excelentes propriedades químicas, mecânicas, elétricas e magnéticas. A ocorrência de carbonetos na natureza é bastante rara, porém sua presença na forma de precipitados em aços é documentada desde o século XIX. Os carbonetos encontrados nos aços são denominados de carbonetos intersticiais, já que o arranjo cristalino pode ser descrito como um arranjo de átomos metálicos com átomos de carbono ocupando os interstícios.

12 Elementos de liga formadores de carboneto
Cromo: Forma carbonetos Cr7C3 / Cr23C6 / Cr3C2 (Pf > 1.800ºC). Tungstênio (w): Forma carbonetos muito duros (WC – Pf = 2.870ºC). Molibdênio: Várias fases possíveis (carboneto Mo2C). Vanádio: Forma carbonetos VC.

13 Cromo Forma carbonetos. Acelera o crescimento dos grãos;
Aumenta a resistência à corrosão e à oxidação. Aumenta a resistência à altas temperaturas; Aplicaçôes: Aços para construção mecânica.Aços-ferramenta. Aços inoxidáveis Produtos: Produtos para indústria química. Talheres, válvulas e peças para fornos. Ferramentas de corte.

14 Tungstênio Broca de aço rápido Forma carbonetos muito duros.
Aumenta a dureza. Aumenta a resistência a altas temperaturas. Aplicações: Aços rápidos. Aços ferramentas. Produtos: Ferramentas de corte. Broca de aço rápido

15 Molibdênio - Influência na estabilização do carboneto.
- Aumenta a resistência à tração. Aumenta a temperabilidade. - Aumenta resistência em altas temperaturas. Aplicações: Aços-ferramenta. Aços-cromo-níquel. Substituto do tungstênio em aços rápidos. Produtos: Ferramentas de corte. Alicate de aço-cromo-níquel Chaves em aço cromo-molibdênio

16 Vanádio - Inibe o crescimento dos grãos. Forma carbonetos.
- Aumenta resistência mecânica e aumenta a resistência à fadiga e à abrasão. Aplicações: Aços cromo-vanádio Produtos: Ferramentas de corte. Chave em aço cromo- vanádio Soquete de aço cromo-vanádio

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18 Elementos de liga não formadores de carbonetos

19 Elementos de liga não formadores de carboneto
Silício Manganês Níquel Cobre Cobalto

20 Silício - Aumento da resistência À oxidação em temperaturas elevadas.
- Auxilia na desoxidação e na grafitização. Aumenta a fluidez. - Aumento da resistência À oxidação em temperaturas elevadas. melhora da temperabilidade e da resistência à tração. Aplicações: Aços com alto teor de carbono. Aços para fundição em areia. Produtos: Peças fundidas. Chapas de aço silício Válvula redutora de pressão com aço silício

21 Manganês - Estabiliza os carbonetos. Ajuda a criar microestrutura dura por meio de têmpera. Diminui a velocidade de resfriamento. - Aumenta a resistência mecânica, a temperabilidade da peça e a resistência ao choque. Aplicações: Aço para construção mecânica. Produtos: Peças para automóveis e peças para uso geral em engenharia mecânica.

22 Níquel - Refina o grão e diminui a velocidade de transformação na estrutura do aço -Aumenta da resistência à tração. Aplicações: Aço para construção mecânica. Aço inoxidável, Aço resistente a altas temperaturas. Produtos: Peças para automóveis, utensílios domésticos e caixas para tratamento térmico Tubulações em aço inóxidável com níquel

23 Cobalto Desloca a curva TTT para esquerda;
Aumenta a dureza. Aumenta a resistência à tração, resistência à corrosão e à erosão. Aplicações: Aços rápidos. Elementos de liga em aços magnéticos. Produtos: Lâminas de turbina de motores a jato. Brocas em aço com cobalto

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