Modelamento Numérico- Computacional das … · Sumário 1.Introdução 2.Revisão Bibliográfica 3.Objetivos 4.Materiais e Métodos 4.1 Modelamento Computacional por Elementos Finitos

Apresentação do Trabalho de Mestrado

Modelamento Numérico-Computacional das

Transformações de Fase nos Tratamentos Térmicos de Aços

Aluno: Eleir Mundim Bortoleto

Orientador: Prof. Dr. Roberto Martins de Souza

Laboratório de Fenômenos de Superfície - LFS/POLI-USP

São Paulo

23 de Julho de 2010

Tratamentos Térmicos de Aços

Sumário

1. Introdução2.Revisão Bibliográfica3.Objetivos4.Materiais e Métodos

4.1 Modelamento Computacional por Elementos Finitos

2/55

4.1 Modelamento Computacional por Elementos Finitos4.2 Ensaio em Laboratório para Validação Experimental

5.Resultados e Discussão5.1 Resultados da Proposta 15.1 Resultados da Proposta 2

6. Conclusões7. Sugestões para Trabalhos Futuros

• Tratamentos Térmicos– Processo crítico na fabricação de aços de elevada

resistência– Relevância fundamental– Obtenção dos os arranjos microestruturais desejados

1 - Introdução

3/55

• Vantagens:– Obtenção de melhores propriedades mecânicas– Comportamento durante utilização– Aumento de vida útil e resistência ao desgaste

• Cuidados:– Resfriamento controlado– Quebras, trincas, retrabalhos, distorções, descartes

Questão Energética:– Elevado consumo de energia (aquecimento e resfriamento de

toneladas de material)– Estimativa: Economia de 1,51 trilhões de KJ/ano (US$ 7 milhões)

• Adoção de medidas de otimização (Hardin e Beckermann, 2005)• Uso de softwares de simulação

1 - Introdução

4/55

• Uso de softwares de simulação

Microestruturas– Desejável combinação/disposição específica entre diferentes

fases e outros microconstituintes– Expansões volumétricas do material associadas às

transformações de fase– Distorções e Tensões residuais térmicas e de transformação

de fase (Ebert, 1978)

• 1 – Aços– Ligas de ferro com até 2,1 % de carbono, podendo conter

outros elementos de liga tais como Cr, Mn, Si, Mo, V, Nb, W, Ti, Ni

2 – Revisão Bibliográfica

5/55

– Alterações macro e microscópicas do material determinam propriedades mecânicas

– As variações na microestrutura do material provêm da formação, alteração da quantidade, tamanho, forma e distribuição dos microconstituintes ou fases presentes (Tschiptschin et al., 1988).

• 2 – Diagramas de Transformação


• Diagrama de equilíbrio

– Transformações muito lentas

6/55

Diagrama de fase Fe-C: indica as transformações de fase que ocorrem em condições de equilíbrio

*Adaptado de Chiaverini ,1986

– Transformações muito lentas

– Divergências em relação aos processos industriais

– Para transformações em condições realísticas (fora do equilíbrio):

• Diagrama TTT• Diagrama CRC

• 3 – Tratamentos Térmicos - TêmperaDiferentes taxas de resfriamento resultam em transformações da austenita em diferentes fases


Superficie

Centro

7/55Adaptado de American Society for Metals(1990)

Resfriamento lento: Várias fases podem ser formadas dependendo da taxa de resfriamento e da curva de transformação\do material. A formação de martensita fica limitada aos\pontos mais próximos à superfície.

Resfriamento rápido: a maior taxa de resfriamento fazcom que a transformação martensítica aconteça para quase toda peça

Centro

• 4 – Transformações de Fases nos Aços


8/55Micrografias: Ralls et al. ,1976 e Bhadeshia, 2001

grossa fina

• Austenita: solução sólida intersticial (do carbono e dos elementos de liga) em ferro gama.

• Ferrita: solução sólida intersticial em ferro alfa.• Cementita: carboneto de ferro (Fe3C).• Perlita: Misto de Ferrita e Cementita.

2 – Revisão BibliográficaEstrutura Cristalina dos Aços

9/55

• Martensita: Solução sólida super saturada de carbono em ferro alfa.

Estrutura cristalina cúbica de corpo centrada (CCC).Fonte: GOZZI, 2005.

Estrutura cristalina cúbica de face centrada (CFC).Fonte: GOZZI, 2005.

• Transformações Difusionais (Difusão dos elementos de liga)

– Transformação Ferrítica– Transformação Perlítica– Transformação Bainítica


10/55

– Transformação Bainítica

• Transformação Adifusional– Transformação Martensítica

Adaptado de Callister (2002).

carbono

ferro

Transformação MartensíticaÁtomos de carbono são menores que átomos de Ferro

Distorção do reticulado cristalino

Ocorre expansão no volume ocupado pelo material


11/55

Fonte: Callister, 2002

Ocorre expansão no volume ocupado pelo material (aproximadamente 4%), em parte provocada pela presença do átomo de carbono deslocado na estrutura.

Evolução da estrutura cristalina durante a transformação martensítica

Transformação Mudança de Volume

(Equação Genérica)

Mudança de Volume

(Aço SAE 4140)

Perlita esferoidizada→ Austenita -4,64 + 2,21x(%C) -3,756%

Expansão volumétrica devida às transformações de fase


Efeito da microestrutura na geração de tensões e deformações

12/55

Austenita → Martensita 4,64 - 0,53x(%C) 4,428%

Perlita esferoidizada→ Martensita 1,68.(%C) 0,672%

Austenita → Bainita inferior 4,64 - 1,43x(%C) 4,068%

Perlita esferoidizada→ Bainita inferior 0,78x(%C) 0,312%

Austenita → Bainita superior 4,64 -2,21x(%C) 3,756%

Perlita esferoidizada→ Bainita superior 0 0%

Adaptado de Gozzi (2005) e Totten e Howes (1997)

• 5 - Modelos Matemáticos– Modelo Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK)

Expressão descreve:•Transformações Difusionais

•Sólido se transforma de uma fase para outra a uma


13/55

Nucleação Crescimento

Logaritmo do tempo de aquecimento

Fra

ção de tra

nsfo

rmaçã

o fase para outra a uma temperatura constante.

•Cinética de cristalização

•Pode ser aplicada genericamente para outras fases em outros materiais, como uma taxa ou velocidade para reações químicas (AVRAMI, 1939).

• 5 - Modelos Matemáticos

– Koinstinen-Marburger, 1959

• Transformações Adifusionais


14/55

• Transformações Adifusionais• Relação obtida empiricamente• Cálculo da Fração volumétrica de martensita• Implementação em Softwares acadêmicos e comerciais

O Problema Termo-Mecânico-Microestrutural Acoplado


15/55

– Interações podem ser desacopladas matematicamente, gerando problemas independentes (Pacheco et al., 2001)

Adaptado de Inoue, 2004

Risso et al. (2004)Huiping et al. (2007)Sjöström (1985)

• Equações acopladas Vs. Equações desacopladas– Ganghoffer et al. (1994), Fletcher (1981)– Pacheco et al., 2001, Silva et al. (2001)

• Abordagem estritamente Térmica

Aplicações, Abordagens e Implementações


16/55

• Abordagem estritamente Térmica– Reyes et al. (2007)

• Abordagem Termo-mecânica– Canale et al. (2005), Inoue e Tanaka (1975),

Woodard et al. (1999) e outros

• Abordagem Termo-mecânico-metalúrgica– Roux e Billardon (2007), Risso et al. (2004), e outros.

Fonte: WOODARD et. Al, 1999

Aplicações, Abordagens e Implementações


Cálculo analítico das frações volumétricasTeixeira, 2002Leblond et al., 1989Pacheco et al., 2001Denis et al., 1992

17/55

Sobreposição de curvas de resfriamento e transformação

Lauro e Sarmiento, 2002Hardin e Beckermann, 2005

• Tensões Residuais•Gradientes térmicos levam a tensões residuais


18/55Fonte: Ebert,1978

•Quando se considera a transformação de fase, a superfície pode ficar sob tração e o centro sob compressão

• Tensões Residuais


•Inoue e Tanaka (1975)

•Cilindro

•0,43% de carbono

19/55

Distribuição de tensão residual em geometria cilíndrica.Fonte: Inoue e Tanaka (1975)

•0,43% de carbono

•Comparação entre•valores analíticos•valores experimentais

• Propor um novo modelo numérico computacional para análisedo problema termo-mecânico-microestrutural no tratamento térmico de aços que:– Simule a geração de tensões residuais, térmicas e de transformação

de fase, nos processos de têmpera.

3 – Objetivos

20/55

– Reúna as principais vantagens dos diferentes modelos e formulações já propostos na literatura para o estudo dos tratamentos térmicos (unificação das diferentes abordagens)

• Validar experimentalmente o modelo proposto– Ensaios de temperabilidade Jominy modificados e instrumentados– Resultados: Temperatura, Dureza, Frações Volumétricas, Distorção

Geométrica

• Proposição de 2 Abordagens Numéricas– Previsão das frações volumétricas (fases transformadas)– Estimativa dos valores de Dureza Vickers– Calores Latentes

térmicas

4 – Materiais e Métodos

21/55

– Tensões

– Distorções Geométricas– Propriedades mecânicas (em função da microestrutura)

• Validação Experimental– Ensaio Jominy Modificado e Instrumentado

• Frações volumétricas, Temperaturas• Medição de Dureza Vickers, Distorções

térmicastransformação de fase

α=22,3 µm/(m°C) Ms=410°C Bs=532°C TF=7 s

ρ=7800 kg/cm3 Mf=300°C Ps=650°C TB=10 s

ν=0,3 Fs=710°C Af=200°C TP=100 s

• Propriedades do Aço SAE 4140Trzaska e Dobrzanski, 2004


22/55

C 0,40

Si 0,20

Mn 0,85

P 0,02

S 0,02

Cr 1,05

Mo 0,30

Composição Química

A composição química do aço SAE 4140 foi utilizada para:•Calcular os valores de temperatura de início e fim das transformações segundo o modelo de Trzaska e Dobrzanski, 2004•Alimentar as expressões de cálculo de dureza (Maynier et al., 1978)

Atkins , 1980

• Propriedades físicas em função da temperatura


23/55Fonte: Melander (1985) apud Pacheco et al. (2007)

Propriedades de cada microconstituinte formado a partir da austenita.

Frações Volumétricas


24/55Adaptado de Bhadeshia, 2002

Regra das Misturas

Propriedades do

Aço

Transformação de Fase Expansão Volumétrica

Expansão Volumétrica para

o aço SAE 4140(%)

Austenita → Martensita 4,64 - 0,53.(%C) 4,428

Austenita → Bainita inferior 4,64 - 1,43.(%C) 4,068

Austenita → Bainita superior 4,64 - 2,21.(%C) 3,756

Austenita → Perlita 4,64 - 2,21.(%C) 3,756

Austenita → Ferrita - 3,756

Construção do modelo:

Gozzi (2005) e Totten e Howes (1997)


25/55

Construção do modelo:•O diagrama CRC do aço SAE 4140 foi utilizado em conjunto com as expressões de Trzaska e Dobrzanski, 2004

• As informações obtidas a partir desse diagrama foram confrontadas com as propriedades provenientes das equações de Trzaska e Dobrzanski, 2004

•os valores foram utilizados com parâmetros de entrada das sub-rotinas FORTRAN

Adaptado de ASM, 1977

Proposta 1 - Modelos Simplificados•Efeito de cada transformação no campo de tensões•Não são calculadas as frações transformadas


26/55

Geometria e Condições de Contorno


Imposição da

27/55

Geometria:Pacheco et al. (2001)Cilindro de aço SAE 4140 Φ=4,5 cm

L=18 cm)

Malha Axissimétrica – ¼ do cilindro

Imposição da variação de temperatura para essas faces

Proposta 2• Discretização de curva CRC


28/55

Proposta 24 – Materiais e Métodos

As Variáveis de estado foram criadas para receber os valores calculdos pelas

demais sub-rotinas

UMATHT

SDVINIAtribui valores iniciais às variáveis

de estado

Condições de ContornoGeometria

Propriedades do Material Condições Iniciais

Abaqus

Entrada de Dados Proposta 2

29/55

Atualiza os valores de condutividade térmica e calor específico de acordo

com as frações volumétricas dos microconstituintes e temperatura

Atualiza os valores de energia interna em função dos calores latentes das

transformações

Define expressão para o fluxo de calor

Identifica a região correspondente ao diagrama de transformação

Sobreposição das curvas de Interpola o cálculo das frações volumétricas de cada fase

É integrada às demais sub-rotinas pela sub-rotina USDFLD

Atualliza as propriedades mecânicas

através da combinação entre as

propriedades de cada microconstituinte

em função da composição da microestrutura,

Cálculo de deformações e tensões

UVARM

resfriamento ao diagrama CRC

UMATHTEstima o calor latente liberado

ou absorvido relativo às mudanças

de fase da microestrutura

UHARDCalcula a Expansão Volumétrica

devido à mudança de fase

UEXPAN

Método de interpolação para o cálculodas frações volumétricas

Taxa média de resfriamento

Malha – Proposta 2


30/55

Esta geometria também será utilizada para validação experimental

Norma ASTM A255

Axissimétrico 3-D sem furo 3-D com furo

(4 elementos/mm2) (0,3 elementos/mm

2) (0,35 elementos/mm

2)

Térmico 6 13 13,5

Termo-mecânico 12,5 27 29

Termo-mecânico-microestrutural 750 1890 1915

Tempo de processamento (min)

Modelo

Comparativo entre tempos de processamento para cada condição de geometria simulada

4 – Materiais e MétodosProposta 2

31/55

Termo-mecânico-microestrutural 750 1890 1915

• Necessidade de furos para aquisição da variação de temperaturas no processo real

• Perdas por convecção no furo desprezíveis (efeitos locais)

• Malha axissimétrica

4 – Materiais e MétodosProposta 2

600

700

800

900

1000

Tem

per

atu

ra (

°C)

Resfriamento rápido

Resfriamento moderado

Condições de Contorno

32/55

• Toma-se como hipótese que os materiais tratados termicamente partem de um estado inicial livre de tensões e deformações.

0

100

200

300

400

500

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Tem

per

atu

ra (

Tempo (segundos)

4 – Materiais e MétodosEnsaio em Laboratório

•Corpos de prova com geometria padronizada são resfriados por umas das extremidades.

•Posteriormente, realizam-se medições

33/55

Fonte: Chiaverini (1986)

Norma ASTM A-255

•Posteriormente, realizam-se medições de dureza na direção axial


Pontos de Amostragem

Usinagem:•Processo de eletroerosão com capilares de latão (1mm)

Ensaio em Laboratório

34/55

• 2 Condições de Resfriamento•Vazão 1 = 215 ml/seg (Norma)•Vazão 2 = 150 ml/seg

• Problemas com formação de óxido no interior dos furos


Necessidade:

Ensaio em Laboratório

35/55

Ensaio Topo

1 X2 X3 X4 X5 XModerado - X X Sim

Severo - X X DescartadoModerado - X X Sim

Severo X - - SimSevero - X X Sim

Pontos AmostradosCondição de Resfriamento

Base (interior)

Lateral Inferior Lateral Superior Aproveitamento

Necessidade:Novos pontos de amostragem na superfície da peça

• Após o tratamento térmico:• Avaliação das distorções geométricas

• Usinagem de trilha para medição de dureza para remoção de camada descarbonetada

4 – Materiais e MétodosEnsaio em Laboratório

36/55

descarbonetada

• Medição de durezas superficiais (Vickers 30 kgf)

• Cortes Transversais em 3 posições

• Medições de durezas ao longo do raio(Vickers 30 kgf)

• Análise metalográfica• Contagem de fração volumétrica• Norma ASTM E-562• Software LisPix

Variação de Temperatura (Proposta 1)

5 – Resultados e Discussão

Modelo 1a –Transformação Parcial em martensita

Modelo 1b –

centro

37/55

Modelo 1b –Transformação total em martensita

Modelo 2 – Inclusão da transformação perlítica

Modelo 3 - formação de perlita é irrelevante

superfície

Tensões radiais

5 – Resultados e DiscussãoVariação de Temperatura

38/55Fonte: Ebert,1978

Tensões axiais


Fonte: Ebert,1978

39/55

Resultados de tensões:-ao longo do raio do cilindro na posição central em relação ao seu comprimento, ao fim da têmpera

Modelo 1a Modelo 1b


40/55

Modelo 2 Modelo 3

• Modelo 1a:– Componentes radial e axial são compressivos na superfície e estão

sob tração no núcleo no modelo 1a (deformação plástica)– Expansão volumétrica na superfície devida à transformação

martensítica produz compressão no centro do cilindro (Hardin e Beckermann, 2005)


41/55

Beckermann, 2005)

• Modelos 1b, 2 e 3– Configuração oposta do campo de tensões quando comparados ao

modelo 1a,– Mais áreas com tensão compressivas (devido às formações de bainita

e ferrita)– Tensões positivas na superfície, menores que modelo 1a

• Área com tensão compressiva torna-se, eventualmente, sujeita à tensão trativa, dependendo da transformação de fase ocorre na material (Ebert, 1979)

Proposta 2Temperaturas Amostradas durante a Têmpera


Aquecimento devidoàs transformaçõesde fase

42/55

Resfriamento rápido (215 ml/seg) Resfriamento lento (150 ml/seg)

Efeito da liberação de calor durante transformações de fase

Proposta 2Comparativo entre Temperaturas Amostradas e Calculadas


43/55


•Variações semelhantes•Correta representação do fenômeno de condução de calor no material•Utilização do campo de temperaturas modelado para o cálculo das demais variáveis de interesse do problema

Proposta 2Distorções e Alterações Dimensionais


44/55


•Máxima distorção coincide nas 3 situações

•Efeitos da oxidação limitam conclusões (espessura da camada de óxido)

Fonte:Ramanathan e Foley (2001)

Proposta 2Cálculo das Frações Volumétricas dos Microconstituintes


Decomposição da austenita

Base

45/55

Metade da altura 1/10 da altura

Ferr

ita

Perl

ita

Ba

init

a

Mar

ten

sita

Au

ste

nit

a

Re

tid

a

Base (L=4 mm) 0 0 0 100%

Experimento

-

Proposta 2Cálculo das Frações Volumétricas dos Microconstituintes


46/55

Base (L=4 mm) 0 0 0 100%

Meio (L=50 mm) 5% 95-98 % - 0

Topo (L= 100 mm) 10-15% 85-90 % - 0Fe

rrit

a

Pe

rlit

a

Ba

init

a

Ma

rte

nsit

a

Au

ste

nit

a

Re

tid

a

Base (L=4 mm) 0,70% 0 5-8 % 85-90 %

Meio (L=50 mm) 2% 90-92 % 0 5%

Topo (L= 100 mm) 12-15 % 85-90 % 0-2 % 3-4 %

-

0,5-0,6 %

Simulação

-

6-7 %

-

0,5-0,7 %

Análise Microestrutural5 – Resultados e Discussão

Ferrita + Perlita

Ferrita + Perlita

47/55

Martensita

Dureza Vickers


48/55


Em ambas as comparações, a região em que há maior diferenças entre os valores de dureza calculados e os medidos coincide com a região de transição entre a formação de bainita e a formação de perlita + ferrita

Dureza Vickers


• Variação de dureza ao longo do raio em 6 seções transversais

• 3 posições da altura em relação à base

• Nota-se que na quase totalidade

49/55

• Nota-se que na quase totalidade dos pontos, há equivalência entre as curvas (consideradas as barras de incerteza das medições).

• Tomando-se as médias das durezas ao longo do raio, há nova equivalência entre os resultados,

• Equivalência em relação a Ramanathan e. Foley (2001).

Tensão Residual

5 – Resultados e DiscussãoF

on

te: Ino

ue e Tan

aka (1975)

50/55

Tensões residuais ao longo do raio para a seção transversal equivalente à face inferior do corpo de prova (h=0 mm)

Tensões residuais ao longo do raio para a seção transversal equivalente à metade da altura do corpo de prova (h=50 mm)

Fo

nte: In

ou

e e Tanaka (1975)

• Em relação à implementação e análise de elementos finitos da Proposta 1:– explica e reproduz fenômenos observados durante o processo de têmpera– resultados numéricos indicam que a formação de martensita está sempre

relacionada a tensões compressivas (Ebert, 1978)

• Incorporação de outras transformações de fase aos modelos– campos de tensão diferentes dos campos gerados pelas simulações que

6 – Conclusões

51/55

– campos de tensão diferentes dos campos gerados pelas simulações que consideram unicamente a transformação martensítica

• Os resultados dos modelos concordam, de forma qualitativa, com os trabalhos de Pacheco et al. (2001a), Camarão (1998) e Hardin e Beckermann (2005)– campos de tensões– tensões originadas por cada uma das diferentes mudanças de fase

• Em relação à implementação da Proposta 2:

– A análise e o cálculo das expansões volumétricas e das tensões residuais geradas pelas transformações de fase mostraram-se eficientes, corrigindo a formulação do software de Elementos Finitos quando da consideração das transformações de fases nos aços.

6 – Conclusões

52/55

– Quando se considera o efeito das tensões residuais térmicas e de transformação de fase, ao final do processo de tratamento térmico, uma proveta Jominy fica sob tensões trativas no núcleo e compressivas na superfície.

– Resultados são semelhantes aos medidos em ensaio experimental, de forma que houve aderência significativa entre os resultados simulados e experimentais, diferentemente dos modelos da Proposta 1 e, inclusive, em relação a modelos da literatura limitados à transformações isotérmicas.

– A previsão dos níveis de dureza do material teve boa aderência em relação aos valores medidos experimentalmente, o que mostra a eficiência no uso das relações de Maynier et al. (1978).

– A avaliação experimental das distorções geométricas não se mostrou equivalente a medições experimentais de outros pesquisadores (Ramanathan e Foley (2001)) nem mostrou equivalência em relação aos cálculos numéricos. Entretanto, houve, para todos esses casos, correlação dos valores de máxima

6 – Conclusões

53/55

deformação da peça.

– O cálculo das frações volumétricas transformadas mostrou-se consistente e equivalente aos valores obtidos por microscopia quantitativa, dentro dos limites das incertezas de medição.

– Comparativamente, a Proposta 2, que aborda todas as relações relevantes do problema termo-mecânico-microestrutural, mostrou-se superior à Proposta 1, de abordagem simplificada. Isso evidencia a importância do acoplamento entre os diversos fenômenos presentes nos processos de tratamento térmico e a necessidade de uma abordagem que considere esses efeitos.

• Avaliação da Aplicabilidade do Modelo no estudo da têmpera em outros materiais

• Ensaio Jominy com aquecimento em Forno de atmosfera controlada (redução do efeito de oxidação)

7 – Sugestões para Trabalhos Futuros

54/55

controlada (redução do efeito de oxidação)

• Determinação experimental da quantidade de bainita transformada e de austenita retida – Difratometria– Uso de ferritoscópio

• Medição dos níveis reais de tensão residual após o ensaio Jominy

FIM

55/55

FIM

Slides Auxiliares

56/55

Slides Auxiliares

• 2 – Diagramas de Transformação


57/55

Curvas de transformação isotérmica Curvas de resfriamento contínuo

*Adaptado de Reed-Hill, 1982

Efeito da temperatura na geração de tensões e deformações


58/55

Definição do coeficiente de expansão térmica

(Lei de Hooke)

• Carregamentos externos, tensões internas ou deformações podem gerar calor devido à movimentação de discordâncias do material.

• Geralmente desprezível frente a outras fontes de geração de calor.• Risso et al. (2004)

– parcela de calor gerado por trabalho mecânico têmpera, (redução de temperatura em

Efeito das tensões e deformações na variação da temperatura


59/55

– parcela de calor gerado por trabalho mecânico têmpera, (redução de temperatura em 500°C) induz a variação de temperatura inferior a 1°C.

• Huiping et al. (2007)– No caso de deformações inelásticas, a geração de calor pode atingir níveis altos– Nos processos de têmpera, geração de calor é pequena e variação de temperatura é da

ordem de 2 a 3% (calor gerado pela deformação é pequeno e tem pouca influência na variação de temperatura da peça temperada).

• Sjöström (1985) – calor gerado pelo trabalho mecânico na têmpera representa menos de 1% de toda a

geração de calor e da taxa de variação de temperatura, correspondendo a uma variação de aproximadamente 2 °C na temperatura.

Efeito da Temperatura na alteração da microestrutura


A imposição de mudanças de temperatura no material pode implicar em alterações das fases e microestrutura

60/55

Adaptado de Teixeira (2002)


Com Calor LatenteSem Calor Latente

Efeito da microestrutura na variação de temperatura

Às mudanças de fase estão associadas reações químicas que absorvem ou liberam calor para ocorrerem

61/55

Fonte: WOODARD et. Al, 1999

Tempo (seg) Transformação Calor Latente associado(J/m3)

austenita→ferrita 5,95 x 108

austenita→bainita 5,12 x 108

austenita→perlita 5,26 x 108

austenita→martensita 3,14 x 108

• Influência de tensões sobre as alterações microestruturais – Ex: transformação perlítica é reduzido quando o material está sob tensões trativas e aumentado

quando sob tensões compressivas.

• Antunes e Antunes (2007)– durante a deformação plástica em temperaturas abaixo da ambiente, além do deslizamento de

discordâncias na austenita, pode ocorrer, simultaneamente, maclas de deformação e transformações

Efeito de tensões e deformações na alteração da microestrutura


62/55

de fase do tipo austenita-martensita.

• A Plasticidade induzida por transformação de fase (do inglês “Transformation

Induced Plasticity” - TRIP) – É a deformação plástica anômala observada quando transformações metalúrgicas ocorrem sob uma

tensão externa muito menor que o limite de escoamento (PACHECO et al., 2003).

• Camarão (1998), em estudo de têmpera em cilindros de aço, não considera a plasticidade induzida por transformação.

• Bokota e Iskierka (1998), ainda que considerem as transformações austenita-martensita, austenita-perlita e austenita-bainita, também não consideram a plasticidade induzida por transformação.

• Este trabalho não irá tratar sobre os fenômenos de plasticidade induzida por transformação

• Modelamento de Curvas de Transformação� Risso et al. 2004

Propriedades são função:� Temperatura� Composição

2 – Revisão BibliográficaPropriedades físicas em função da temperatura e da fase microestrutural

63/55

� Composiçãomicroestrutural

� Aproximação de curvas TTT � Mapa de microestruturas� Regra da misturas� Propriedades em função da

temperatura e do tempo

• Modelamento de Curvas de Transformação� Trzaska e Dobrzanski, 2004

� Redes neurais� Tempos e temperaturas das transformações nos aços


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