A Solubilidade do Carbono

UEA - EST

Departamento de Engenharia Mecânica e Mecatrônica

MCM1 – Prof. Antonio Kieling

Lista 2: Lista de Exercícios sobre Sistema Fe-C

1. Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características.

FERRO α = FERRITA. Estrutura= ccc; Temperatura “existência” = até 912 °C; Fase Magnética até 768 °C (temperatura de Curie); Solubilidade máxima do Carbono= 0,02% a 727 °C).

FERRO γ = AUSTENITA. Estrutura= cfc (tem + posições intersticiais); Temperatura “existência”=  912 -1394°C, Fase Não-Magnética, Solubilidade máxima do Carbono=  2,14%  a 1148°C.

FERRO δ = FERRITA δ. Estrutura= ccc; Temperatura “existência” = acima de 1394°C; Fase Não-Magnética; É a mesma que a ferrita α; Como é estável somente a altas temperaturas não apresenta interesse comercial

1. Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético?

Ferro α ou ferrita. Sua fase magnética é até 768°C

1. A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique.

Austenita é maior que a ferrita. Como na ferrita, os átomos de carbono estão dissolvidos intersticialmente, mas muito maior no arranjo CFC. Esta diferença na solubilidade do carbono na austenita e ferrita α é a base para o endurecimento da maioria dos aços.

1. Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono?

Menos de 0,15 %: Aço extra doce (Teor muito baixo de Carbono)

0,15 a 0,25 %: Aço doce (Baixo teor de Carbono)

0,25 a 0,40 %: Aço meio doce (Médio teor de Carbono)

0,40 a 0,60: Aço meio duro (Alto teor de Carbono)

0,60 a 0,80 %: Aço duro (Teor muito alto de Carbono)

0,80 a 1,20 %: Aço extra duro (Teor extra-alto de Carbono)

1. Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nos aços de acordo com o teor de carbono?

A dureza e a resistência mecânica aumentam com o aumento do conteúdo de carbono, por tanto nos processos de fabricação por conformação de metais que se precisa de material dúctil é mais fácil deformar com materiais de menor conteúdo de carbono. Para o processo de usinagem um conteúdo médio de carbono seria bom e também o aumento do conteúdo de carbono dificulta o processo de soldagem.

1. Qual a composição dos ferros fundidos quanto ao teor de carbono?

A maioria dos ferros-fundidos contém no mínimo 2% de carbono, mais silício (entre 1 e 3%) e enxofre, podendo ou não haver outros elementos de liga. Os cinco tipos de ferros fundidos comercialmente existentes são cinzento, maleável, dúctil, grafítico e compacto branco. Vale ressaltar que na composição do ferro fundido há muito outros elementos que influenciam na sua classificação.

1. Especifique quantas fases líquidas e sólidas estão presentes no sistema ferro-carbono.

Há uma fase líquida e uma sólida pura. Há também dois momentos onde coexistem uma fase líquida e outra sólida.

1. Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a que temperatura ocorre?

2,08% a 1148°C

1. Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutética e Eutetóide.

Eutético: corresponde à liga de mais baixo de fusão. Líquido →FASE γ (austenita) + Cementita

- Temperatura= 1148 °C

- Teor de Carbono= 4,3%

Eutetóide: corresponde à liga de mais baixa temperatura de transformação sólida. Austenita FASE α (FERRITA) + Cementita

- Temperatura= 725 °C

- Teor de Carbono= 0,8 %

1. Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides?

O teor de carbono. 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

1. Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides?

LIGA EUTETÓIDE: corresponde à liga de mais baixa temperatura de transformação sólida. Austenita: FASE α (FERRITA) + Cementita. A temperatura= 725 °C tem-se um 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. Consiste de lamelas alternadas de fase α (ferrita) e Fe3C (cementita) chamada de perlita. Na ferrita as lamelas são espessas e claras. Já a cementita tem lamelas finas e escuras

LIGA HIPOEUTETÓIDE: Teor de Carbono = 0.002- 0.8 %. Estrutura composta de Ferrita e Perlita. As quantidades de ferrita e perlita variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas. As partes claras são chamadas de pró eutetóide ferrita.

LIGA HIPEREUTETÓIDE: Teor de Carbono = 0,8-2,06 %. A estrutura é composta de cementita e Perlita. As quantidades de cementita e perlita variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas. As partes claras são chamadas de pró eutetóide cementita.

1. a- A formação da martensita depende do tempo?

Como a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente (independente do tempo, por isso na curva TTT a mesma corresponde a uma reta)

1. b- Por que a martensita não aparece no diagrama de equilíbrio Fe-C?

Tem estrutura tetragonal cúbica. Assim, é uma fase metaestável, por isso não aparece no diagrama.

1. Cite os principais microconstituintes dos aços e suas propriedades mecânicas.

Ferrite, Perlite, Cementite, Bainite, Martensite. (pesquise cada um, fiquei com preguiça)

1. Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.
2. Diferencie as propriedades da martensita alfa e da martensita revenida, dizendo como podem ser obtidas.

Martensita: É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por difusão); microestrutura em forma de agulhas; é dura e frágil (dureza: 63-67 Rc); tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase metaestável, por isso não aparece no diagrama). Na martensita todo o carbono permanece intersticial, formando uma solução sólida de ferro supersaturada com carbono, que é capaz transformar-se em outras estruturas, por difusão, quando aquecida. É obtida quando se resfria aço austenítico rapidamente até a temperatura ambiente.