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Transformação de fases nos metais.

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Transformação de fases nos metais

Alterações Microestruturais e das propriedades em ligas de

ferro-carbono:

Transformações no estado sólido específicos para ligas ferro-carbono serão analisadas em termos das relações entre:

- o tratamento térmico.- o tratamento térmico.- desenvolvimento de microestruturas.- e as propriedades mecânicas.

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Alterações Microestruturais e das propriedades em ligas de

ferro-carbono:

• Diagramas de transformações isotérmicas (temperatura estável).

• Diagrama de transformações por resfriamento contínuo.• Diagrama de transformações por resfriamento contínuo.

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Diagramas de transformações isotérmicas (temperatura estável).PERLITA:PERLITA:

Considerando novamente a reação ferro-carbeto de ferro obtem-se:

-- Temperatura eutetóide.

Perlita

Liga de composição eutetóide.



A temperatura desempenha papel importante na velocidade de formação da Perlita:

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Maneira mais conveniente derepresentar essa transformaçãoAustenita-Perlita é através dodiagrama Temperatura x Tempo:



Temperatura estabilizada em 625°C.

Curva ABCD de temperatura, superposta ao diagrama de transformação.

625°C.

Gráfico conhecido como Diagrama de transformação isotérmica ou gráfico de transformação de tempo-temperatura ou curva T-T-T, para liga com composição eutetóide.



Em “altas” temperaturas são obtidas camadas grossas tanto de ferritaquanto de cementita.

Em “baixas” temperaturas são obtidas camadas finas tanto de ferrita quanto de cementita.

Gráfico conhecido como Diagrama de transformação isotérmica ou gráfico de transformação de tempo-temperatura ou curva T-T-T, para liga com composição eutetóide.


Diagramas de transformações isotérmicas (temperatura estável).BAINITA:BAINITA:

A Bainita é um outro produto microconstituinte datransformação austenítica, consistindo assim das fases ferrita ecementita.

Se forma como agulhas ou placas dependendo datemperatura da transformação. Possui detalhes muito finos,temperatura da transformação. Possui detalhes muito finos,possíveis de serem vistos através de microscópios eletrônicos.

Um grão alongado, na diagonal,de Bainita. Consiste departículas alongadas deCementita (Fe3C) numa base deFerrita.

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Diagramas de transformações isotérmicas (temperatura estável).BAINITA:BAINITA:

A Bainita ocorre a temperaturas abaixo daquelas nas quais a Perlita se forma.

Enquanto a Perlita se forma Enquanto a Perlita se forma entre 540 a 727°C, a Bainitase forma entre 215 e 540°C.

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Diagramas de transformações isotérmicas (temperatura estável).CEMENTITA GLOBULIZADA (CEMENTITA GLOBULIZADA (EsferoiditaEsferoidita):):

Microestrutura que ocorre numa liga de aço perlítica oubainítica quando aquecida e deixada por longo tempo emtemperatura abaixo da temperatura eutetóide, por exemplo, a 700°Cpor 18 a 24 horas.

Surgem partículas esféricas deCementita, na base Ferrita, no lugar daslamelas da Perlita ou do perfil da Bainita.

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Diagramas de transformações isotérmicas (temperatura estável).MARTENSITAMARTENSITA::

A Martensita é obtida através doresfriamento rápido (Têmpera) deuma liga ferro-carbono austeníticauma liga ferro-carbono austeníticaaté temperatura próxima datemperatura ambiente.

A posição das linhas no diagramapode variar de acordo com apresença de elementos de liga.


Diagramas de transformações isotérmicas (temperatura estável).MARTENSITAMARTENSITA::

Os grãos da Martensita assumemaparência de placas ou de agulhas(como na foto ao lado) em conjunto(como na foto ao lado) em conjuntocom uma fase branca que consisteem austenita retida, que não setransformou em Martensita devidoao rápido resfriamento.

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Diagramas de transformações isotérmicas (temperatura estável).

A presença de outros elementos de liga além do carbono(por exemplo: Cr, Ni, Mo e W) pode causar alterações significativasnas posições e nas formas das curvas nos diagramas detransformação isotérmica.transformação isotérmica.

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Curva TTT para o aço-carbono (liga composição eutetóide).

Curva TTT para o aço-liga 4340 (liga composição hipoeutetóide).



EXERCÍCIO 1EXERCÍCIO 1

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Diagramas de transformações POR RESFRIAMENTO CONTÍNUO

Os tratamentos térmicos isotérmicos não são os mais práticosde serem realizados devido resfriamento rápido com a manutenção detemperaturas intermediárias constantes, como vimos.

Transformações sob temperatura estável.Transformações sob resfriamento contínuo.


Primeiro ponto é o deslocamento da curva, que ocorre quando astransformações ocorrem sob resfriamento contínuo.

Curva de transformaçãodo aço-carbono comcomposição eutetóide.



Para um aço-carbono não irá ocorrer a transformação daBainita, pois toda a Austenita irá ser transformada em Perlita.

Transformações sob temperatura estável.Transformações sob resfriamento contínuo.


Exemplo de duas taxas diferentes de resfriamento contínuo em liga de aço-carbono.

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Taxa de resfriamento crítica.Taxa de resfriamento crítica.

• A taxa de resfriamento rápido(têmpera) crítica está relacionadacom a obtenção da Martensita. Dizrespeito a menor velocidade deresfriamento possível de ser usadapara obtenção da Martensita.

• Essa taxa é significativa em peça de• Essa taxa é significativa em peça deparede grossa, que podem levarmaior tempo para resfriarinternamente.

• Aços de baixo teor de carbono nãosão tratáveis termicamente porterem a curva bastante deslocada àesquerda.


Taxa de resfriamento crítica.Taxa de resfriamento crítica.

• Uma das razões para a adição deelementos de liga aos aços, consisteem se facilitar a formação daMartensita, de modo que estruturastotalmente Martensíticas possam setotalmente Martensíticas possam sedesenvolver em seções retasrelativamente grossas.

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Taxas de resfriamento para o aço-liga 4340.

Os elementos de liga neste aço causam o aparecimento da fase Bainita.Bainita.

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Explicando o gráfico do slide anterior:

• No gráfico anterior (do aço-liga4340), a obtenção de Ferrita + Perlita(F + P) é devido a transformação daAustenita em: Austenita + Ferrita

proeutetóide. Com o resfriamento aAustenita se transforma em Perlita,resultando assim: Perlita + Ferritaresultando assim: Perlita + FerritaProeutetóide.

• A obtenção de M+F+P+B é possívelpois a taxa de resfriamento nãopassou por toda extensão daconversão de Austenita em Perlita(como explicado acima). Com issohaverá Austenita disponível para seconverter um pouco em Bainita e umpouco em Martensita.

Comportamento mecânico de ligas de Ferro-Carbono:Comportamento da PERLITA:Comportamento da PERLITA:

A Perlita é portanto composta de Ferrita + Cementita. ACementita (Fe3C) trás consigo o carbono e portanto, quanto maior aconcentração de Cementita maior a dureza e a resistência do material.

A Perlita fina(produzida ao redorde 540°C) é mais durae mais resistente doque a Perlita grossa,que a Perlita grossa,que é produzida emtemperaturas logoabaixo da eutetóide.

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Comportamento mecânico de ligas de Ferro-Carbono:CEMENTITA GLOBULIZADA (CEMENTITA GLOBULIZADA (EsferoiditaEsferoidita):):

A microestrutura com Cementita globulizada possui menorresistência e menor dureza do que a microestrutura Perlítica. É umamicroestrutura extremamente dúctil e notavelmente Tenaz.

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Comportamento mecânico de ligas de Ferro-Carbono:Comportamento da BAINITA:Comportamento da BAINITA:

A microestrutura Bainítica possui estrutura fina, com isso, emgeral, é mais resistentes e mais dura qdo comparada aos aços perlíticos.Mesmo assim ainda exibem boa combinação de resistência comductilidade.

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Comportamento mecânico de ligas de Ferro-Carbono:MARTENSITAMARTENSITA::

Das várias microestruturas produzidas por uma dada liga deaço, a Martensítica é a mais dura e mais resistente. Porém temductilidade desprezível sendo bastante frágil.

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Comportamento mecânico de ligas de Ferro-Carbono:MARTENSITA MARTENSITA REVENIDAREVENIDA::

A martensita é tão frágil que possui poucas aplicações. Além dafragilidade, tensões internas, causadas pela Têmpera, enfraquecemainda mais a microestrutura.

Porém a ductilidade, a tenacidade e as tensões internas podemser melhoradas através de um tratamento térmico conhecido comoREVENIDO.

Consiste do tratamento do aço martensítico com aquecimentoConsiste do tratamento do aço martensítico com aquecimentoaté temperatura abaixo da eutetóide, durante certo tempo.Normalmente a temperatura utilizada para obtenção da MartensitaRevenida varia entre 250 e 650°C. Já as tensões internas podem seraliviadas em temperaturas tão baixas quanto 200°C.

A Martensita Revenida pode ser quase tão dura e resistentequanto a martensita, porém com uma ductilidade e uma tenacidadegrandemente melhoradas.

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Micrografia eletrônica de uma Martensita Revenida. Revenidoconduzido à 594°C. As partículas pequenas são compostas pela fasecementita. A fase matriz (escura) consiste em ferrita α. Ampliação9300x.

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Revisão das transformações de fases em ligas FerroRevisão das transformações de fases em ligas Ferro--Carbono:Carbono:

Foram estudas aqui as várias microestruturas que podem serproduzidas em ligas de ferro-carbono em função do tratamento térmicoaplicado. Resumo das transformações:

Lembrando: A formação da Bainita só é possível para aços-liga e não para aços carbono simples.

33 de 33Prof° Hermano L. Pantaroto

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