Aula 13 Diagramas de Fases

AULA 13

DIAGRAMA DE FASES

Profa. Kaline Melo de Souto Viana

SISTEMAS EUTÉTICOS BINÁRIOS

• Reação eutética: Líquido +

• Neste caso a solidificação processa-se como num

metal puro, no entanto o produto é 2 fases sólidas distintas.

Microestrutura do eutético: • LAMELAR camadas alternadas de fase e .

• Ocorre desta forma porque é a de menor percurso

para a difusão

REAÇÃO EUTÉTICA Líquido +

() +

()

Solução Sólida Substitucional Parcial

HIPOEUTÉTICO E HIPEREUTÉTICO

• HIPOEUTÉTICO COMPOSIÇÃO MENOR QUE O EUTÉTICO

• HIPEREUTÉTICO

COMPOSIÇÃO MAIOR QUE O EUTÉTICO

MICROESTRUTURA DE UMA LIGA DE Sn-Pb HIPOEUTÉTICA

• Região preta é a fase primária rica em Pb

• Lamelas são constituídas de fase rica em Pb e fase rica em Sn

• REAÇÃO EUTETÓIDE:

• +

• ( a diferença do eutético é que uma fase sólida, ao invés de uma líquida, transforma-se em duas outras fases sólidas.

• REAÇÃO PERITÉTICA: Envolve três fases em equilíbrio

• + Líquido

• Uma fase sólida mais uma fase líquida transforma-se numa outra fase sólida

DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO TENDO FASES INTERMEDIÁRIAS

PERITÉTICO E EUTÉTICO

+ L

+

+ L

+

+ L

PERITÉTICO

Envolve 3 fases em equilíbrio

+ L

+

+ L

PERITÉTICO DUPLO

+ L

+

+ L

+

+ L

EUTÉTICO, EUTETÓIDE E PERITÉTICO

Ponto de fusão congruente

GRÁFICO ESQUEMÁTICO: PONTO DE FUSÃO E TRANSFORMAÇÕES ALOTRÓPICAS

Sistema Fe-C ou Fe-Fe3C e microestruturas que se formam no resfriamento lento

DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA

+Fe3C

+l l+Fe3C

+Fe3C CCC

CFC

CCC

+

+l

As fases , e são soluções sólidas com Carbono intersticial

FERRO PURO

FERRO = FERRITA

FERRO = AUSTENITA

FERRO = FERRITA

TF= 1534 C

Nas ligas ferrosas as fases , e FORMAM soluções sólidas com Carbono intersticial

CARBONO

DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C TRANSFORMAÇÔES

+l

l+Fe3C +l

PERITÉTICA

+l

EUTÉTICA

l +Fe3C

EUTETÓIDE

+Fe3C

AÇO FOFO

+Fe3C

+Fe3C

Ferro Puro /Formas Alotrópicas

FERRO = FERRITA

Estrutura= ccc

Temperatura “existência”= até 912 C

Fase Magnética até 768 C

(temperatura de Curie)

Solubilidade máx do Carbono= 0,02% a 727 C

FERRO = AUSTENITA

Estrutura= cfc (tem + posições intersticiais)

Temperatura “existência”= 912 -1394C

Fase Não-Magnética

Solubilidade máx do Carbono= 2,14% a 1148C

Ferro Puro /Formas Alotrópicas

FERRITA AUSTENITA

Ferro Puro /Formas Alotrópicas

FERRO = FERRITA

Estrutura= ccc

Temperatura “existência”= acima de 1394C

Fase Não-Magnética

É a mesma que a ferrita

Como é estável somente a altas temperaturas não apresenta interesse comercial

Sistema Fe-Fe3C

Ferro Puro= até 0,02% de Carbono

Aço= 0,02 até 2,06% de Carbono

Ferro Fundido= 2,1-4,5% de Carbono

Fe3C (CEMENTITA)= Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado (6,7% de C)

CEMENTITA (Fe3C)

Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono é

ultrapassado (6,7% de C)

É dura e frágil

Cristaliza no sistema ortorrômbico (com 12 átomos de Fe e 4

de C por célula unitária)

é um composto intermetálico metaestável, embora a

velocidade de decomposição em ferro e C seja muito lenta

A adição de Si acelera a decomposição da cementita para

formar grafita

PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTÉTICO)

LIGA EUTÉTICA: corresponde à liga de mais baixo de fusão

Líquido FASE (austenita) + cementita

- Temperatura= 1148 C

- Teor de Carbono= 4,3%

As ligas de Ferro fundido de 2,1-4,3% de C são chamadas de ligas hipoeutéticas

As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C são chamadas de ligas hipereutéticas

PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (UTETÓIDE)

LIGA EUTETÓIDE corresponde à liga de mais baixa temperatura de transformação sólida

Austenita FASE (FERRITA) + Cementita - Temperatura= 725 C

- Teor de Carbono= 0,8 %

Aços com 0,02-0,8% de C são chamadas de aços hipoeutetóide

Aços com 0,8-2,1% de C são chamadas de aços hipereutetóides

MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio

É similar ao eutético Consiste de lamelas alternadas de fase (ferrita) e Fe3C

(cementita) chamada de perlita

FERRITA lamelas + espessas e claras

CEMENTITA lamelas + finas e escuras

Propriedades mecânicas da perlita

• intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e cementita (dura e frágil)

MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE

MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE RESFRIADO LENTAMENTE

Somente Perlita

MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio

• Teor de Carbono = 0,002- 0,8 %

• Estrutura

Ferrita + Perlita

• As quantidades de ferrita e perlita variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas

• Partes laranjas no contorno de grão ferrita pró-eutetóide

MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO

Ferrita Perlita

AÇO COM ~0,2%C

MICROESTRUTURA DOS AÇOS C/ MÉDIO TEOR DE CARBONO RESFRIADOS

LENTAMENTE

Ferrita Perlita

AÇO COM ~0,45%C

MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio

Teor de Carbono = 0,8-2,06 %

Estrutura

cementita+ Perlita

As quantidades de cementita e perlita variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas

Partes azuis no contorno de grão cementita pró-eutetóide

EXEMPLOS

a) Identificar as reações que ocorrem com o resfriamento

b) Para a composição de 3% de C à 1000ºC determinar as frações mássicas

de austenita e cementita

c) Fazer a evolução microestrutural para uma composição hipereutetoide

1

2

3

a

b

c

d

e

(a) Identificar as reações que ocorrem com o resfriamento

(b) Para a composição de 30% de Bi à 150ºC determinar as frações de L e

(c) Fazer a evolução microestrutural para a composição de 80% de Bi

1

a

b

c

d

a) Identificar as reações que

ocorrem com o resfriamento

b) Para a composição de 50% de

Bi à 950ºC determinar as

frações mássicas de e

c) Fazer a evolução

microestrutural para uma

composição hipoeutética

1

2

a

b

c

d