ATPS: Transformações de Fase em Metais. Processamento Térmico de Ligas Metálicas

Etapa: 3

Aula-tema: Diagramas de Fases. Transformações de Fase em Metais. Processamento Térmico de Ligas Metálicas.

Passo: 1

Pesquisar em sites específicos da área de materiais o diagrama de fase do material escolhido pela equipe. Em seguida, responder às questões a seguir.

1. Quais são as fases presentes no diagrama composição versus temperatura?

fase intermetálica

fase líquida

fase metaestável

fase isomórfica

2. Quais são as características de cada fase?

Nas ligas Al-Mn a temperatura eutética é 660 ºC a um teor de 1,9 %. O limite de solubilidade do manganês no alumínio nesta temperatura é 1,8 %. A fase intermetálica, que existe em equilíbrio com a solução sólida de alumínio, tem uma composição que corresponde praticamente à fórmula Al6Mn. Esta fase separa-se da fase líquida que contém 1,9 a 4,1 % de manganês. Quando as soluções sólidas possuem maiores teores, ela se forma pela reação peritética entre Al4Mn e a fase líquida a 710 ºC .

A única fase metaestável conhecida no sistema Al-Mn tem a composição Al12Mn com 14,5 % de manganês. Ferro e silício acima de 0,2 % suprimem a formação de Al12Mn. Por outro lado, a presença de cromo estabiliza essa fase. No sistema Al-Mn-Cr existe uma fase ternária que se forma apenas no estado sólido por reação peritetóide a 590 ºC. Esta fase é a Al12(CrMn) com uma composição de 2 % a 4 % de cromo e 10 a 12 % de manganês. Esta fase ternária é isomórfica com a fase Al12Mn .

Diagrama Composição x Temperatura

Passo: 2

Observar a figura abaixo e explicar o processo de produção do aço. Procurar o auxílio de um profissional da área de siderurgia para auxiliá-lo a entender com detalhes como ocorre cada fase do processo descrito na figura.

Fonte: O aço, processo siderúrgico. Disponível em: .

O aço é produzido, basicamente, a partir de minério de ferro, carvão e cal. A fabricação do aço pode ser dividida em quatro etapas: preparação da carga, redução, refino e laminação.

1. Preparação da carga

Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque.

O produto resultante é chamado de sinter.

O carvão é processado na coqueria e transforma-se em coque.

2. Redução

Essas matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno.

Oxigênio aquecido a uma temperatura de 1000ºC é soprado pela parte de baixo do alto forno.

O carvão, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao processo de redução do minério de ferro em um metal líquido: o ferro-gusa.

O gusa é uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono muito elevado.

3. Refino

Aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e a sucata de ferro e aço em aço líquido.

Nessa etapa parte do carbono contido no gusa é removido juntamente com impurezas.

A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.

4. Laminação

Os semi-acabados, lingotes e blocos