Aula 07 – Diagrama de fases (Parte 3)

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1 Aula 07 – Diagrama de fases (Parte 3)
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2 Introdução O diagrama de fase Fe-C estudado anteriormente, permite a verificação das transformações que a austenita apresenta durante o resfriamento muito lento, resultando nos constituintes ferrita, cementita e perlita. A formação da austenita para ferrita e cementita necessitam de tempo para ocorrer. Se a velocidade de resfriamento da austenita for elevada, não haverá tempo para que ela se transforme em ferrita e cementita; e a austenita se formará outro constituinte: a martensita.

3 Mas o que é Martensita? Martensita é uma fase que o material pode apresentar, tipo ferrita, cementita e etc... A martensita é obtida pelo resfriamento rápido dos aços. Apresenta-se sob a forma de agulhas e cristaliza-se na forma tetragonal. Ela apresenta dureza elevada devido a deformação que produz na rede cristalina com a inserção dos átomos de carbono.

4 Mas o que é Martensita? É um constituinte extremamente duro e resistente Podendo atingir uma dureza de até 68 HRC (aprox. 780 HB) O Limite de resistência pode ser de até 2500 N/mm² . Seu alongamento é de no máximo 2,5%. É magnética. Aço com 0,5% de carbono, temperado em água fria.

5 Mas porque que não aparece a martensita do diagrama Fe-Fe3C?
Porque o diagrama Fe- Fe3C mostra as fases formadas quando o resfriamento é LENTO. A Martensita se forma quando o resfriamento é RÁPIDO, e só conseguimos observar a sua transformação quando analisamos um outro tipo de diagrama, o diagrama TTT – Temperatura Tempo e Transformação.

6 Diagrama “Temperatura-Tempo-Transformação” (Curvas TTT)
O diagrama TTT estuda os fenômenos que ocorrem com os aços, quando este é resfriado em diferentes velocidades, ou seja, o diagrama TTT mostra as fases que irão se formar nos aços de acordo com a velocidade de resfriamento.

7 Diagrama “Temperatura-Tempo-Transformação” (Curvas TTT)
Eixo y : escala de temperaturas. Eixo x : escala de tempo e trata-se de uma escala logarítmica.

8 Diagrama “Temperatura-Tempo-Transformação” (Curvas TTT) : Aços Eutetóides
De 727°C até cerca de 650°C, tem-se perlita grosseira, com dureza variando entre 165 – 236HB (5 a 20 HRC). Entre 650°C a 550°C, tem-se perlita fina, com dureza de 286HB – 371HB (30 a 40 HRC). É a forma mais dura da perlita.

9 Perlita Grossa Perlita fina
Diagrama “Temperatura-Tempo-Transformação” (Curvas TTT) : Aços Eutetóides Perlita Grossa Perlita fina

10 Diagrama “Temperatura-Tempo-Transformação” (Curvas TTT) : Aços Eutetóides
Entre 550°C e um pouco acima de 350°C, obtém-se e bainita superior. Dureza de ~371 – 421HB ( 40 a 50 HRC) Entre 350°C e um pouco acima de 200°C, obtém-se e bainita inferior (acicular). Dureza de ~480 – 650 HB ( 50 a 60 HRC).

11 Mas o que é Bainita? Bainita é uma fase que o material pode apresentar, tipo ferrita, cementita, martensita e etc... A bainita é obtida pelo resfriamento moderado dos aços. Pode apresentar-se sob a forma de bainita superior e bainita inferior (acicular).

12 Bainita superior: apresenta-se como uma série de agulhas de ferrita separadas por partículas alongadas de cementita. Bainita inferior: a ferrita encontra-se em placas e partículas finas de cementita se formam no interior dessas placas

13 Diagrama “Temperatura-Tempo-Transformação” (Curvas TTT) : Aços Eutetóides
Entre as temperaturas, um pouco acima de 200°C e aproximadamente a 100°C, tem- se a martensita. Dureza de ~ 740 – 795HB ( 65 a 67 HRC). A alta dureza conseguida pela martensita, pode ser atribuída ao fato da mesma promover a distorção do reticulado cristalino gerando tensões internas. 13

14 Lista de exercícios número 3

15 Nós vimos até agora que é possível que um mesmo aço tenha diferentes tipos de microestruturas.
A microestrutura que o material vai apresentar vai depender da sua condição de resfriamento, ou seja, da velocidade de resfriamento do material. Agora vamos analisar as microestruturas formadas sob diferentes velocidade de resfriamento através das curvas TTT.

16 Curvas de resfriamento
Resfriamento mais BRANDO A = FORNO B = AR C = AR FORÇADO(ventilador) D = ÓLEO F = ÁGUA A Aumento da velocidade de resfriamento F Resfriamento mais BRUSCO

17 Aços Eutetóides A = FORNO = Perlita Grosseira B = AR = Perlita Fina
Tratamento de têmpera A = FORNO = Perlita Grosseira B = AR = Perlita Fina C = AR FORÇADO = Perlita mais fina ainda D = ÓLEO = Perlita fina + Banita + Martensita F = ÁGUA = Martensita Aumento da dureza da microestrutura obtida A F D C B

18 Aços Eutetóides Curva E: indica, a velocidade crítica de resfriamento.
O que é a velocidade crítica de resfriamento? É a menor velocidade de resfriamento que resultará unicamente em martensita. E

19 Com as observações feitas a partir do diagrama TTT, podemos concluir que:
Velocidades de resfriamento muito altas, podem ocasionar em excessivas tensões internas, empenamentos das peças e até mesmo ao aparecimento de fissuras. Por isso deve-se sempre escolher um aço, que permita a obtenção de alta dureza com velocidade de resfriamento baixa. Quanto maior velocidade de resfriamento, maior a dureza da microestrutura obtida, mas também mais tensões internas. O ideal é escolher um material que permita alta dureza com baixa velocidade de resfriamento.

20 FATORES QUE AFETAM A POSIÇÃO DAS CURVAS TTT NOS AÇOS
Teor de carbono Composição química Espessura da peça

21 1.Teor de carbono Quanto menor o teor de carbono (abaixo do eutetóide) mais difícil de se obter estrutura martensítica. MENOR teor de C MAIOR teor de C

22 2. Composição química (elementos de liga)
Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as reações. Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) deslocam as curvas para a direita, retardando as transformações.

23 3. Espessura da Peça A velocidade de resfriamento é afetada pela espessura da peça, pois é óbvio que o interior das peças se resfria mais lentamente que a sua superfície. A diferença é tanto maior quanto maior é a velocidade de resfriamento e, evidentemente, quanto maior a seção da peça. A figura mostra a velocidade de resfriamento para meios diferentes de resfriamento.

24 Lista de exercícios número 4

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