Microestrutura dos aços [5] Alotropia do ferro puro ... - DEM - Unesp
Microestrutura dos aços [5] Alotropia do ferro puro ... - DEM - Unesp
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<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços [5]<br />
‣ <strong>Alotropia</strong> <strong>do</strong> <strong>ferro</strong> <strong>puro</strong>:<br />
Líqui<strong>do</strong><br />
1538°C<br />
1394°C<br />
Ferro δ (CCC)<br />
Cúbico de corpo centra<strong>do</strong><br />
912°C<br />
770°C<br />
Ferro γ (CFC)<br />
Ferro α (CCC)<br />
a o = 2,93 Å (δ)<br />
a o = 2,86 Å (α)<br />
Cúbico de face centrada<br />
Temperatura<br />
ambiente<br />
a o = 3,64 Å<br />
1>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Diagrama de equilíbrio Fe-C:<br />
Aços:<br />
C < 2,1%p<br />
Ferros Fundi<strong><strong>do</strong>s</strong>: C > 2,1%p<br />
Transformação de fase<br />
Propriedades mecânicas<br />
Principais fases:<br />
• austenita (CFC)<br />
• ferrita (CCC)<br />
• cementita (ortorrômbica)<br />
2>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Reação eutetóide aço com 0,8%p de C<br />
γ↔α+ Fe 3 C<br />
‣ Cementita (Fe 3 C)<br />
formação favorecida pela menor<br />
solubilidade <strong>do</strong> carbono no Feα<br />
• Mecanismo de controle: difusão <strong>do</strong> carbono<br />
3>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Transformação de fase em aço eutetóide:<br />
austenita<br />
perlita (ferrita + cementita)<br />
4>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ <strong>Microestrutura</strong> <strong>do</strong> aço eutetóide:<br />
Colônias de perlita em aço<br />
Morfologia da<br />
perlita em aços<br />
5>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Transformação de fase em aço hipoeutetóide:<br />
austenita<br />
ferrita + perlita<br />
6>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ <strong>Microestrutura</strong> <strong>do</strong> aço hipoeutetóide:<br />
Colônias de perlita<br />
envolvidas por grãos de<br />
ferrita pró-eutetóide<br />
7>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Transformação de fase em aço hipereutetóide:<br />
austenita<br />
cementita + perlita<br />
8>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ <strong>Microestrutura</strong> <strong>do</strong> aço hipereutetóide:<br />
Colônias perlíticas<br />
envolvidas em<br />
filmes de cementita<br />
9>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ <strong>Microestrutura</strong> ferritico-perlítica <strong><strong>do</strong>s</strong> aços-carbono:<br />
‣ C < 0,8%p → aço hipoeutetóide<br />
‣ C = 0,8%p → aço eutetóide<br />
‣ C > 0,8%p → aço hipereutetóide<br />
Ataque: nital 2%<br />
10>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Propriedades Mecânicas <strong><strong>do</strong>s</strong> aços-carbono:<br />
‣ C < 0,8%p → aço hipoeutetóide<br />
‣ C = 0,8%p → aço eutetóide<br />
‣ C > 0,8%p → aço hipereutetóide<br />
11>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Diagrama de equilíbrio<br />
transformações<br />
muito lentas<br />
divergências<br />
devi<strong>do</strong> ao<br />
processamento<br />
industrial<br />
‣ Reações / transformações em condições realísticas:<br />
diagramas<br />
resfriamento isotérmico (T-T-T)<br />
resfriamento contínuo<br />
12>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Diagrama de Resfriamento Contínuo (CCT):<br />
identifica as taxas de resfriamento necessárias para a transformação de fase<br />
fora das condições de equilíbrio termodinâmico.<br />
4130<br />
13>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣ Um outro microconstituinte <strong><strong>do</strong>s</strong> aços: a BAINITA<br />
Aspecto morfológico da bainita – formada em temperaturas<br />
inferiores à perlita, constitui-se de finos agrega<strong><strong>do</strong>s</strong> de<br />
placas ou agulhas de ferrita com partículas de Fe 3 C.<br />
ferrita supersaturada de carbono<br />
difusão de carbono para<br />
a austenita adjacente<br />
difusão de carbono p/ γ e<br />
precipitação de cementita em α<br />
precipitação da<br />
cementita<br />
bainita superior<br />
bainita inferior<br />
(550 - 400°C) (400 - 250°C)<br />
14>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣CARBONETOS NA BAINITA (MET):<br />
bainita superior<br />
bainita inferior<br />
(550 - 400°C)<br />
(400 - 250°C)<br />
A determinação exata <strong>do</strong> tipo de bainita é realizada por microscopia<br />
eletrônica de transmissão (MET) e medidas de dureza.<br />
14>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣MORFOLOGIA TÍPICA DA BAINITA:<br />
A morfologia<br />
acicular da<br />
Bainita é<br />
facilmente<br />
confundida<br />
com a<br />
Martensita<br />
na observação<br />
por<br />
Microscopia<br />
Ótica<br />
Ataque: picral 4% +<br />
nital 2%<br />
16>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣MARTENSITA:<br />
Aspecto morfológico da martensita – reação promovida<br />
pelo cisalhamento de planos atômicos em temperaturas<br />
onde a difusão é menor, constitui-se de finos placas de<br />
ferrita supersaturada de carbono (tetragonal).<br />
[001]γ<br />
[001]α<br />
[010]α<br />
c<br />
a<br />
distorção da rede<br />
CFC TCC<br />
=<br />
1 +<br />
0,045<br />
⋅<br />
(%pC)<br />
[100]γ<br />
a γ = 3,64 Å<br />
[100]α<br />
a α = 2,86 Å<br />
[010]γ<br />
resistência<br />
e fragilidade<br />
elevadas<br />
17>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
‣MORFOLOGIA TÍPICA DA MARTENSITA:<br />
Morfologia<br />
de ripas (lath)<br />
da<br />
Martensita<br />
em<br />
aço de baixa<br />
liga tempera<strong>do</strong><br />
em água<br />
observada por<br />
Microscopia<br />
Ótica<br />
Ataque: nital 2%<br />
18>
<strong>Microestrutura</strong> <strong><strong>do</strong>s</strong> aços<br />
Bibliografia:<br />
‣ Chiaverini, V. Tratamentos Térmicos das Ligas<br />
Ferrosas. ABM, São Paulo, 1987.<br />
‣ Colpaert, H. Metalografia <strong><strong>do</strong>s</strong> Produtos Siderúrgicos<br />
Comuns. Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1974.<br />
‣ ASM Handbook. Metallography and Microstructures.<br />
Volume 9, G. F. Vander Voort (ed.), 2004.<br />
‣ ASM Handbook. Heat Treating, Volume 4, 1991.<br />
‣ Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência <strong><strong>do</strong>s</strong> Materiais.<br />
Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1970.<br />
Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Lab. Materiais de Construção Mecânica I.<br />
® 2015. Permitida a impressão e divulgação.<br />
http://www.feis.unesp.br/#!/departamentos/engenharia-mecanica/grupos/maprotec/educacional/<br />
19