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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 1 2015-
1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
1
Professor: Luis Gustavo Sigward Ericsson
Curso: Engenharia Mecânica
Série: 5º/ 6º Semestre
Ciências dos materiais- 232
Quinta
Quinzenal Semana par
Transformações de Fase em
Metais e Microestruturas
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 2 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Diagrama de Fases
O diagrama de equilíbrio mostra as transformações físicas e químicas possíveis,
mas não dá informações sobre o tempo necessário para que elas ocorram.
As transformações de fase, normalmente, envolvem a formação de pelo menos
uma nova fase com composição e estrutura cristalina diferentes da original.
Para que isso ocorra são necessários rearranjos atômicos por difusão (tempo para
que ocorra).
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Aula 5 - Transformações de Fase
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Transformações de Fase
Existem 2 etapas para a transformação de :
• Nucleação – formação de núcleos da nova
fase em meio à original, ocorre
preferencialmente nos contornos de grão
• Crescimento – núcleos estáveis da nova fase
aumentam de tamanho, enquanto o volume
da fase original diminui.
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Aula 5 - Transformações de Fase
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Cinética de Transformação
Fraç
ão d
e t
ran
sfo
rmaç
ão, y
Nucleação Crescimento
Logaritmo do tempo de aquecimento, t
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 5 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Cinética de Transformação
Porcentagem de recristalização isotérmica em função do tempo para cobre puro
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Curvas TTT (Tempo – Temperatura – Transição)
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Aula 5 - Transformações de Fase
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Curvas TTT para um aço
Quando é feito um resfriamento lento a austenita
transforma-se em perlita.
Um aumento na taxa de resfriamento altera de modo
significativo a microestrutura do material resultante.
O diagrama TTT mostra quando uma transformação
específica inicia e termina e mostra qual a porcentagem de
transformação de austenita foi atingida a uma dada
temperatura
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05/05/2015 8 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Curva TTT para um aço eutetóide
Cinética da reação eutetóide em aços fora do equilíbrio
Investir mais!!!!
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 9 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Curva TTT para aço eutetóide
Temperatura de austenitização
+Fe3C
Perlita Como a martensita não envolve
difusão, a sua formação ocorre
instantaneamente
(independente do tempo, por
isso na curva TTT a mesma
corresponde a uma reta).
Martensita
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Curvas de Resfriamento
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Resfriamento Contínuo (Aço Eutetóide)
A (FORNO) = Perlita grossa
B (AR) = Perlita + fina (+ dura que a anterior)
C (AR SOPRADO) = Perlita + fina que a anterior
D (ÓLEO) = Perlita + martensita
E (ÁGUA) = Martensita
A
B
C
D E
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 12 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Microestruturas em Curvas TTT
Martensita
Perlita
Bainita
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Aula 5 - Transformações de Fase
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Microestruturas - Resfriamento Rápido
AUSTENITA
MARTENSITA
TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA COM
AUMENTO DE VOLUME, que leva à concentração de tensões
cúbico
MARTENSITA
- A martensita se forma quando o resfriamento for rápido o suficiente de forma a evitar a difusão do carbono, ficando o mesmo retido em solução. Como consequência disso, ocorre a transformação polimórfica mostrada ao lado.
- Como a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente (independente do tempo).
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 14 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Microestruturas - Resfriamento Rápido
MARTENSITA
É uma solução sólida supersaturada de
carbono (não se forma por difusão)
Microestrutura em forma de agulhas
É dura e frágil (dureza: 63-67 HRC)
Tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase
metaestável, por isso não aparece no
diagrama)
Na martensita todo o carbono permanece intersticial,
formando uma solução sólida de ferro supersaturada com
carbono, que é capaz transformar-se em outras estruturas, por
difusão, quando aquecida.
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 15 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Microestruturas - Resfriamento Rápido
MARTENSITA REVENIDA
• É obtida pelo reaquecimento da
martensita (fase alfa + cementita)
• A dureza cai
• Os carbonetos precipitam
• Forma de agulhas escuras
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 16 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Microestruturas - Resfriamento Moderado BAINITA
• Ocorre a uma temperatura inferior a do
joelho
• Forma de agulhas, contendo ferrita e
cementita, que só podem ser vista com
microscópio eletrônico
• Dureza: bainita superior 40-45 HRC e
bainita acicular 50-60 HRC
ESFEROIDITA
• É obtida pelo reaquecimento (abaixo do
eutetóide) da perlita ou bainita,
durante um tempo bastante longo
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 17 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Microestruturas - Resfriamento Lento
Perlita grosseira
Perlita fina
Perlita grosseira Perlita fina
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 18 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Fatores que afetam a posição das curvas TTT para aços
Composição química (Elementos de liga)
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 19 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Tamanho do grão de austenita
Quanto maior o tamanho de grão mais para a direita deslocam-se as curvas TTT.
Tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma inicia-se no contorno de grão.
Tamanho de grão grande favorece a formação da martensita.
Tamanho de grão grande: diminui a tenacidade; gera tensões residuais; é mais fácil de empenar; é mais fácil de ocorrer fissuras.
Fatores que afetam a posição das curvas TTT para aços
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 20 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Transformações
AUSTENITA
Perlita
( + Fe3C) + fase próeutetóide Bainita
( + Fe3C)
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita Revenida
( + Fe3C)
Ferrita ou cementita
Resf. lento
Resf. moderado
Resf. Rápido
(Têmpera)
reaquecimento
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Aula 5 - Transformações de Fase
05/05/2015 21 2015-1_CM_Aula05_TransformacaoFase.pdf
Fatores que afetam a posição das curvas TTT para aços
1- Explique o que são e para que servem as curvas do diagrama TTT. 2- Quais são os fatores que afetam a posição das curvas TTT para aços. Explique-os. 3- Faça uma tabela com as características da: a-Ferrita b-Cementita c-Perlita d-Austenita e-Martensita