Ferro Carnbono

Sumário

INTRODUÇÃO.................................................................2

DESENVOLVIMNETO.....................................................3

EQUILIBRIO FERRO CARBONO...................................3

CONSTITUINTES ESTRUTURAIS DE EQUILIBRIO

DOS AÇOS......................................................................6

CONCLUSÃO......................................................8

REFERÊNCIAS...............................................................9

 

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INTRODUÇÃO

Esse diagrama de equilíbrio mostra o equilíbrio do ferro carbono submetido

a um tratamento térmico, tanto de aquecimento quanto a resfriamento.

O diagrama permite uma melhor compreensão dos materiais e processos de tratamentos térmicos a que são submetidos para originar as mais variadas ligas.

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O equilíbrio ferro-carbono

Alguns elementos químicos apresentam variedades alotrópicas, isto é, estruturas cristalinas diferentes que passam de uma para outra em determinadas temperaturas, chamadas temperaturas de transição. O ferro apresenta 3 variedades, conforme a seguir descrito.

Ao se solidificar (temperatura de aproximadamente 1540°C), o ferro apresenta estrutura cúbica de corpo centrado, chamada de ferro delta. Permanece nesta condição até cerca de 1390 ºC e, abaixo desta, transforma-se em ferrogama, com estrutura cúbica de face centrada. Abaixo de 912 °C, readquire a estrutura cúbica de corpo centrado, agora chamada de ferro alfa. Continuando o resfriamento, a 770 °C ocorre o ponto de Curie, isto é, ele passa a ter propriedades magnéticas. Entretanto, isto não se deve a um rearranjo da disposição atômica mas sim à mudança do direcionamento da rotação dos elétrons. Em outras épocas, tal fato não era conhecido e se julgava corresponder a uma variedade alotrópica, chamada de ferro beta.

Ligado com o carbono, o comportamento das variedades alotrópicas do ferro e a solubilidade do carbono nele variam de forma característica, dependendo da

temperatura e do teor de carbono. Isto pode ser visto em forma de gráfico, chamado diagrama de equilíbrio ferro-carbono. Abaixo, definições dos termos usados para o diagrama:

Austenita: é a solução sólida do carbono em ferro gama.

Ferrita: é a solução sólida do carbono em ferro alfa.

Cementita: o carboneto de ferro (Fe3C).

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A adição do carbono altera as temperaturas de transição das variedades alotrópicas em relação ao ferro puro, dependendo do seu teor. Exemplo: para um aço com cerca 0,5% C, representado pela linha vertical Ino diagrama, o ferro gama contido na austenita começa a se transformar emalfa na interseção com a linha A3 e está totalmente transformado nocruzamento com a linha A1, a 727 °C, inferior aos 912 °C do ferro puro.

Importante lembrar que, abaixo de 727 °C, não pode haver ferro gama. Somente a variedade alfa está presente.

O ponto F corresponde ao máximo teor de carbono que a austenita pode conter, isto é, 2,11%. É usado na distinção do aço do ferro fundido.

A solubilidade do carbono na ferrita é muito pequena (máximo 0,008%) e pode ser considerada nula em muitos casos práticos.

O ponto E (eutetóide) é a menor temperatura de equilíbrio entre a ferrita e a austenita, correspondendo a cerca de 0,77% C. E os aços podem sereutetóides, hipoeutetóides ou hipereutetóides.

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O termo eutético se refere ao equilíbrio entre fases líquida e sólida. Neste caso, utiliza-se o sufixo óide (= semelhante a) para indicar que o equilíbrio ocorre entre fases sólidas.

O teor de carbono do aço afeta o seu aspecto granulométrico.Um aço com muito pouco carbono (digamos, menos de 0,01%), se resfriado lentamente, deverá apresentar uma aparência razoavelmente uniforme, pois a maior parte será representada pela ferrita.

Um aço hipoeutetóide com 0,5% de carbono, representado pela linha vertical I no diagrama. Quando o resfriamento atinge a interseçãocom A3, começa a separação da austenita em austenita e ferrita. Logo acimada linha A1, haverá ferrita mais austenita, esta última, com o máximo teor decarbono que pode conter (0,77%).

Logo abaixo da linha A1, toda a austenita deverá se transformar em ferrita mais cementita. Entretanto, desde que o processo é rápido, fisicamente a separação se dá em forma de lâminas bastante finas, somente visíveis ao microscópio com elevadas ampliações. Tal estrutura, isto é, a ferrita e a cementita em forma laminar, é chamada de perlita.

Um aço hipereutetóide (linha II no diagrama, com cerca de 1,5% C, por exemplo) tem, na interseção com A1, austenita com o máximo teor de carbono(0,77%) e cementita. A mudança brusca abaixo de A1 faz a austenita se transformar em perlita conforme já visto. E a cementita envolve os grãos deperlita em forma de uma teia conforme, fazendo uma espécie derede de cementita.

Um aço eutetóide, isto é, com 0,77% de carbono, deve apresentar somente perlita na sua estrutura granular.

O teor de carbono exerce significativa influência nas propriedades mecânicas do aço. Quanto maior, maiores a dureza e a resistência à tração. Entretanto,aços com elevados teores de carbono são prejudicados pela