O DIAGRAMA DE FERRO-CARBONO

DIAGRAMA DE FERRO-CARBONO

Objetivos de Aprendizado

1.Para um dado diagrama de ferro-carbono.

2.Especificar se a liga é hipereutetóide ou hipoeutetóide.

3.Identificar a fase proeutetóide.

4.Calcular as frações mássicas das fases ferrita total, ferrita eutetóide, ferrita proeutetoide e da perlita.

O sistema ferro-carbono

1.Ferro e carbono: é o sistema de liga binário mais importante.

2.Os aços e ferros fundidos são os principais materiais utilizados e ambos são essencialmente ligas de ferro e carbono.

3.Nesta aula será abordada o estudo do diagrama de fases desse sistema e ao desenvolvimento de várias das possíveis microestrutura.

O diagrama das fases

1.O ferro puro antes se fundir experimenta duas alterações na sua estrutura cristalina.

2. Estrutura Fase

3.1.Ferro a temperatura ambiente ccc ferrita ()

4.2.Ferro a temperatura de 912°C cfc austenita() *

5.3.Ferro a temperatura de 1538°C ccc ferro  

6. * Obs: Essa austenita persiste até 1394°C, pois a partir desta temperatura a estrutura volta a ser ccc.

CÉLULAS UNITÁRIAS

1.Menor grupo de átomos que formam o padrão repetitivo. Unidade estrutura básica.

2.Na maioria são paralelepípedos ou prismas com três conjuntos de faces paralelas.

3.A CÉLULA UNITÁRIA representa a simetria da estrutura cristalina.

4.O que determina o tipo de célula unitária é basicamente o diâmetro atômico.

ESTRUTURA CÚBICA DE CORPO CENTRADO

1.Apresenta átomos localizados nos oito vértices e um no centro da célula unitária cúbica.

ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACES CENTRADAS

1.Apresenta átomos localizados em cada vértice e nos centros das faces do cubo.

O diagrama das fases Fe-

Diagrama Fe-Fe3C

1.As linhas do diagrama Fe-Fe3C são denominadas pela letra A (do Francês arrêt, prisão).

2.Quando a letra c for adicionada significa que se refere às condições de aquecimento (do Francês, chauffage, aquecimento).

Diagrama Fe-Fe3C

1.Acm: limite do campo de estabilidade da austenita com o campo de estabilidade das fases +Fe3C.

Diagrama Fe-Fe3C

1.A1: limite dos campos de estabilidade + e +Fe3C e o campo +Fe3C.

Diagrama Fe-Fe3C

1.A3: limite do campo de estabilidade  e o campo +.

O diagrama das fases

1.As ligas de ferro carbono utilizados possuem no máximo 6,7% de carbono, portanto só irá trabalhar com o diagrama até 6,7% de C.

2.O carbono é uma impureza intersticial no ferro e forma uma solução sólida tanto com a ferrita e também com austenita.

3.Na ferrita, com estrutura CCC, somente pequenas concentrações de carbono são solúveis.

4.Obs: A solubilidade máxima de carbono é de 0,022%p a uma temperatura de 727°C.

A ferrita ou ferro

1.A fase ferrita, em particular, é relativamente macia, pode ser tornada magnética a temperaturas abaixo de 768°C e possui uma densidade de 7,88g/cm³.

A austenita ou ferro

1.Quando ligada somente ao carbono, não é estável a uma temperatura inferior a 727°C.

2.A solubilidade máxima do carbono na austenita é de 2,14%p e ocorre a 1147°C.

3.A austenita é não-magnética.

4.Veja a fotomicrografia da austenita ou ferro .

A ferrita

1.Obs: Antes de falar da cementita é bom lembrar que a ferrita  é virtualmente a mesma que a ferrita , exceto pela faixa de temperatura que cada uma existe. Como esta é estável somente a temperaturas elevadas, ela não possui importância tecnológica.

A cementita (Fe3C)

1.A cementita se forma quando o limite de solubilidade para o carbono na ferrita  é excedido a temperaturas abaixo de 727°C.

2.Mecanicamente, a cementita é muito dura e frágil, portanto a resistência de alguns aços é aumentada substancialmente pela sua presença.

A cementita (Fe3C)

1.Fase intermetálica com composição de 6,71 %pC.

2.A cementita apresenta estrutura ortorômbica com 12 átomos de ferro e 4 átomos de carbono.

A Perlita

1.A microestrutra para um aço eutetóide que é resfriado lentamente através da temperatura eutetóide consiste em camadas alternadas ou lamelas composta de duas fases ( + Fe3C ).

2.Sempre é formada no sistema Ferro-carbono.

3.Pode formar a perlita grosseira e a perlita fina.

4.A perlita grosseira forma-se a temperaturas mais altas.

5.A perlita fina forma-se a temperatura mais baixas.

A Perlita

1.Fotomicrografia de um aço eutetóide mostrando a microestrutura perlita.

BAINITA

1.Bainita: estrutura formada a partir da austêmpera austenita resfriamento rápido bainita (estrutura de agulhas)

2.Objetivo: obter peças com alta tenacidade e resistência à fadiga, ex. molas de qualquer natureza.

BAINITA

1.Bainita: estrutura de agulhas

BAINITA

1.Tem a mesma composição que a perlita (ferrita+cementita);

2.O que muda é a estrutura;

3.Ocorre a uma temperatura entre 215°C a 540°C;

4.Possui um formato de agulha;

5.Bainita superior (formada acima de 300°C) e a bainita inferior (abaixo de 300°C);

6.dureza e resistência a tração maiores que a perlita, pois suas partículas de ferrita e cementita são menores. Valores médios de 550 a 375 HB;

7.Sua principal característica é a maior tenacidade, quando comparada a martensita.

BAINITA

1.Limitações:

2.Faixa dureza limita-se a 40~50HRC;