Revisão de diagrama Fe-C 09/03/2010
Reviso de diagrama Fe-C
09/03/2010
DIAGRAMA DE FASES
Informa sobre a microestrutura do material,em funo da temperatura e composio
Permite visualizar a solidificao e a fuso
Prediz as transformaes de fases
SOLUBILIDADE COMPLETA
SOLUBILIDADE INCOMPLETA
INSOLUBILIDADE
09/03/2010
LIMITE DE SOLUBILIDADE
Definio: Limite de Solubilidade aconcentrao mxima de tomos de soluto quepode dissolver-se no solvente, a uma dadatemperatura, para formar uma soluo slida.
Quando o limite de solubilidade ultrapassadoforma-se uma segunda fase com composiodistinta
09/03/2010
Mas por que importante estudar as ligas?
SSS
Animaes discordncias\puredun.avi
Animaes discordncias\largedun.avi
Animaes discordncias\smalldun.avi
SSI
Animaes discordncias\interdun.avi
09/03/2010
Animaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/puredun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/largedun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/smalldun.aviAnimaes discordncias/interdun.aviAnimaes discordncias/interdun.aviAnimaes discordncias/interdun.aviAnimaes discordncias/interdun.aviAnimaes discordncias/interdun.avi
LIMITE DE SOLUBILIDADE
Quais as informaes que podem ser extradas desse diagrama?09/03/2010
FASE
Definio: Fase a parte homognea de umsistema que tem caractersticas fsicas equmicas definidas.
Todo metal puro considerado uma fase
Uma fase identificada pela sua composioqumica e microestrutura
A interao de duas ou mais fases em ummaterial permite a obteno de propriedadesdiferentes
possvel alterar as propriedades do materialalterando a forma e distribuio das fases
09/03/2010
DIAGRAMA DE FASE (Equilbrio)
Definio: um diagrama utilizado para adeterminao das fases presentes numa liga,para qualquer temperatura e composio,desde que a liga esteja em equilbrio.
Termodinamicamente o equilbrio descritoem termos da energia livre (energia mximaque pode ser liberada)
Um sistema est em equilbrio quando aenergia livre mnima
O equilbrio de fases ocorre quando as fases (esuas caractersticas) no se alteram com otempo.
09/03/2010
A partir dos diagramas de fase, podem obter-seinformaes importantes, tais como:
Mostrar, em condies de resfriamento lento (equilbrio),quais as fases presentes para diferentes composies etemperaturas;
Indicar, em condies de equilbrio, a solubilidade noestado slido de um elemento (ou composto) em outro;
Indicar a temperatura qual uma liga, resfriada emcondies de equilbrio, comea a solidificar, assim comoo intervalo de temperaturas em que a solidificaoocorre;
Indicar a temperatura qual as diferentes fasescomeam a fundir.
09/03/2010
FASES DE EQUILBRIO:
suas propriedades (ou caractersticas) no se alteramcom o tempo. Geralmente so representadas nosdiagramas por letras gregas.
FASES METAESTVEIS:
suas propriedades (ou caractersticas) mudamlentamente com o tempo, ou seja, o estado de equilbriono alcanado. Apesar disso, no h mudanas muitoperceptveis com o tempo na microestrutura das fasesmetaestveis.
09/03/2010
Classificao dos diagramas de equilbriodas ligas binrias:
Ligas cujos componentes so totalmente solveis tanto noestado lquido como no slido;
Ligas cujos componentes so completamente insolveisno estado slido;
Ligas cujos componentes so parcialmente solveis noestado slido;
Ligas cujos componentes podem formar, em parte,compostos intermetlicos, os quais podem, por sua vez, serinteiramente solveis, parcialmente solveis oucompletamente insolveis em um ou em ambos osexcessos dos componentes.
09/03/2010
A liga, neste caso, corresponde conhecida soluo slida;
Tambm conhecido como Diagrama de Equilbrio Isomorfo.
Ligas cujos componentes so totalmente solveis tanto no estado lquido como no slido
09/03/2010
Isomorfo: quando a solubilidade completa (Exemplo: sistema Cu-Ni);
Metais puros;
Diversas composies;
Pontos de fuso (puros);
Pontos de fuso (ligas);
Linha Liquidus: indica a regio no diagrama de fases onde as composies correspondem a fase lquida;
Linha Solidus: indica a regio onde as composies correspondem a fase slida.
Ligas cujos componentes so totalmente solveis tanto no estado lquido como no slido
09/03/2010
Animaoes diagramas de fase\Sistema euttico\isomorfo_fase.swf
Animaoes diagramas de fase\Sistema euttico\isomorfo_fases_alfa.swf
09/03/2010
Animaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fase.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/isomorfo_fases_alfa.swf
Fases presentes: localiza-se no diagrama de fases a temperatura e composio desejadas e verifica-se o nmero de fases presentes.
Composio qumica das fases: usa-se o mtodo da linha de amarrao (isoterma). (Para um sistema monofsico a composio a mesma da liga)
Percentagem das fases: quantidades relativas das fases presentes para uma determinada composio (Regra da Alavanca)
Interpretao do Diagrama de Fases
09/03/2010
Determinao das fases presentes e suas composies qumicas:
Constri-se uma linha de amarrao atravs da regio bifsica para uma determinada temperatura T da liga;
Anotam-se as intersees da linha de amarrao com as fronteiras (pontos A e B) entre as fases em ambos os lados;
Traam-se linhas perpendiculares linha de amarrao a partir dessas intersees at o eixo horizontal das composies, onde a composio em cada uma das respectivas fases pode ser lida.
ABT
Linha de Amarrao
AB
ABT
Linha de Amarrao
Interpretao do Diagrama de Fases
09/03/2010
WL = concentrao em peso da fase lquida
WS = concentrao em peso da fase slida
Co = concentrao em peso de Ni presente na liga
CL = concentrao de Ni presente na fase lquida
C = concentrao de Ni presente na fase slida ()
SC-C
C-CW
L
L
R
S
SC-C
C-CW
L
LS
R
R
Regra da alavanca
09/03/2010
A microestrutura s segue o diagrama de equilbrio para velocidades de solidificao lentas
Quando no h tempo para a difuso completa as microestruturas no so exatamente iguais s do equilbrio
O grau de afastamento do equilbrio depender da taxa de resfriamento
Como conseqncia da solidificao fora do equilbrio tem-se a segregao, ou seja, a distribuio dos 2 elementos no gro no uniforme, sendo o centro do gro mais rico com o elemento de maior ponto de fuso.
Desenvolvimento da microestrutura
09/03/2010
Quais as fases presentes?
Qual a composio qumica de cada fase?
Qual a porcentagem em peso de cada fase?
Exerccios
09/03/2010
Ligas cujos componentes so parcialmente solveis no estado slido
Diagrama de equilbrio correspondente a esse grupo de ligas
09/03/2010
Ligas cujos componentes so parcialmente solveis no estado slido
Linha liquidus;
Ponto euttico;
Linha solidus.
O diagrama pode ser considerado como composto de uma parte do diagrama de solubilidade total e de uma parte do
diagrama de insolubilidade do estado slido.
Para comodidade de exposio a soluo slida de B em A chamada alfa () e a soluo slida parcial de A em B
chamada beta ().
09/03/2010
Ligas cujos componentes so parcialmente solveis no estado slido
09/03/2010
Desenvolvimento de Microestrutura
09/03/2010
Desenvolvimento de Microestrutura
09/03/2010
Ligas cujos componentes so parcialmente solveis no estado slido
Reao euttica: ocorre quando passa-se da regio onde tem apenas a fase lquida para outra regio onde coexistem duas fases slidas
Lquido +
Neste caso a solidificao processa-se como num metal puro, no entanto o produto so 2 fases slidas distintas.
A microestrutura do euttico lamelar, com camadas alternadas de fase e . Ocorre desta forma porque a de menor percurso para a difuso.
09/03/2010
Microestrutura Pb-Sn
Composio euttica. Representao esquemtica da formao euttica.
Desenvolvimento de Microestrutura
09/03/2010
Desenvolvimento de Microestrutura
Animaoes diagramas de fase\Sistema
euttico\eutetico_completo.swf
Animaoes diagramas de fase\Sistema
euttico\eutetico_determinao_fases.swf
Animaoes diagramas de fase\Sistema
euttico\construao_eutetico.swf
09/03/2010
Animaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/eutetico_determinao_fases.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swfAnimaoes diagramas de fase/Sistema euttico/construao_eutetico.swf
Exerccios:
Fases presentes;
Composio qumica de cada fase;
Porcentagem em peso de cada fase.
Desenvolvimento de Microestrutura
09/03/2010
Diagrama de Equilbrio com Fases Intermedirias
Reao Eutetide: Ocorre quando uma fase slida se transforma em duas fases slidas numa nica temperatura.
+
Exemplo: A composio 74%p Zn +
26%p Cu apresenta um ponto Eutetide na temperatura de 560 oC. Quando a liga resfriada a fase se transforma nas fases +
Reao Perittica: Envolve trs fases em equilbrio. Nessa reao, mediante aquecimento, uma fase slida se transforma em uma fase lquida e numa outra fase slida.
+ L
Exemplo: Sistema 78,6%p Zn + 21,4%p Cu, a 598 oC. Tem-se a seguinte reao:
09/03/2010
Diagrama de Equilbrio com Fases Intermedirias
Pontos invariantes:
09/03/2010
Diagrama de Equilbrio com Fases Intermedirias
09/03/2010
Diagrama Fe-C
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Alotropia do Fe
Tamb
912 C
1390 C
1534 C
Fe - CCC
Fe - CFC
Fe - CCC
Lquido
768 C magntico no magntico
Ponto de Curie
Diagrama Fe-C
Animaoes diagramas de fase\Fe-C\Diagrama Fe-C.swf
Por que no aparece o Ferro ?
09/03/2010
Animaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Diagrama Fe-C.swf
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Diagrama Fe-C
A1
A3
Acm
Limite de solubilidade do C na
Limite de solubilidade do C na
Eutetide
Euttico
Perittico
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
O ponto E denominado ponto eutetide ecorresponde a 0,8% C.
A liga com essa composio qumica denominada ligaeutetide.
O Fe - pode conter at 2,0% C em soluo slida.Esse valor corresponde ao ponto S e denominado limite demxima solubilidade do carbono no Fe - .
Essa soluo slida denominada austenita e, nos aos-carbono comuns, s estvel acima da temperatura eutetide( isto , 728C).
Consideraes sobre o diagrama Fe-C
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
O diagrama mostrado anteriormente corresponde s ligasFe-C apenas. Na realidade os aos no so ligas binrias econtm elementos residuais como P, S, Mn, decorrentes doprocesso de fabricao. Todavia, a presena desseselementos em pequenos teores, pouco afeta o diagrama Fe-C.
O diagrama , de fato, um diagrama de equilbriometaestvel (Fe-Fe3C) pois a cementita tende a se decomporcom o tempo. O diagrama de equilbrio estvel , naverdade, o Fe-Grafita pois a grafita a forma mais estveldo carbono.
O ponto E, a 1148 C, indica a presena de uma ligaeuttica, com 4,3 % C, que a liga de mais baixo ponto defuso ou solidificao.
Consideraes sobre o diagrama Fe-C
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Austenita:
Soluo slida de carbono no Fe-
Nos aos comuns estvel acima de 728oC.
Estrutura de gros poligonais, irregulares.
No-magntica,
Boa resistncia mecnica e elevada tenacidade.
Ferrita:
Fe-, contendo traos de carbono em soluo.
Estrutura de gros poligonais irregulares.
Baixa dureza e resistncia trao.
Excelente ductilidade, resistncia a choques mecnicos e elevado alongamento.
William Chandler Roberts-Austen
(1843 1902)
Constituintes dos aos recozidos
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Constituintes dos aos recozidos
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Cementita:
Do latim caementum
o carboneto de ferro Fe3C, contendo 6,67% C.
extremamente dura e frgil, sendo responsvel pela elevada dureza e resistncia dos aos de alto teor de carbono.
Perlita:
Mistura das fases ferrita e cementita, na forma de lamelas alternadas, na proporo de 87,5% de ferrita e 12,5% de cementita.
As propriedades mecnicas so intermedirias s da ferrita e da cementita. Dependem do espaamento interlamelar, SP .
A proporo de perlita no ao varia desde 0% (Fe puro)
at 100% (para o ao eutetide).
Constituintes dos aos recozidos
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Perlita:
Constituintes dos aos recozidos
Mother-of-PEARL
Vista em corte da concha do Nautilus
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Visto que cada constituinte dos aos recozidos apresentapropriedades em definidas, as propriedades dos aos dependem daproporo (ou porcentagens de ocorrncia) de cada constituinte em suamicroestrutura.
Exemplo:
Ao recozido com estrutura predominantemente ferrtica
bastante dctil;
Ao recozido com estrutura predominantemente perltica
bastante resistente.
O teor de carbono o principal fator que influi nas proporescom que os constituintes ocorrem na microestrutura dos aos.
Constituintes dos aos recozidos
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Aos Eutetides: teor de carbono igual a 0,8%
Aos Hipo-eutetides: teor de carbono inferior a 0,8%
Aos hiper-eutetides: teor de carbono superior a 0,8%
Classificao dos aos com base no teor de C
Hipo
E
Hiper
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Avaliao do teor de C com base na microestutura
Que ao esse??
09/03/2010
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Desenvolvimento de microestruturas no equilbrio
Animaoes diagramas de fase\Fe-
C\Liga eute.swf
09/03/2010
Animaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga eute.swf
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Desenvolvimento de microestruturas no equilbrio
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Desenvolvimento de microestruturas no equilbrio
Animaoes diagramas de fase\Fe-C\Liga
hipo.swf
09/03/2010
Animaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hipo.swf
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Desenvolvimento de microestruturas no equilbrio
09/03/2010
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns Hubertus Colpaert
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns Hubertus Colpaert
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Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns Hubertus Colpaert
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Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns Hubertus Colpaert
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Desenvolvimento de microestruturas no equilbrio
09/03/2010
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Desenvolvimento de microestruturas no equilbrio
Animaoes diagramas de fase\Fe-
C\Liga hiper.swf
09/03/2010
Animaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swfAnimaoes diagramas de fase/Fe-C/Liga hiper.swf
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Desenvolvimento de microestruturas no equilbrio
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Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns Hubertus Colpaert
Prof. C. Brunetti ME05E- TAM
Metalografia dos Produtos Siderrgicos Comuns Hubertus Colpaert
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Exerccios
Num ao eutetide, determine a quantidade de ferrita e cementitapresentes na perlita temperatura ambiente
Para o ao com 0,5% de C, Calcule:
A quantidade de perlita para a liga resfriada a partir de 890 C (noequilbrio)
A quantidade de ferrita proeutetide
A quantidade de ferrita eutetide
A quantidade de ferrita total
A quantidade de cementita
09/03/2010
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Exerccios
Para o ao com 1,5% de C, Calcule:
A quantidade de perlita para a liga resfriada a partir de 1050 C (noequilbrio)
A quantidade de cementita proeutetide
A quantidade de cementita eutetide
A quantidade de cementita total
A quantidade de ferrita dentro da perlita
09/03/2010