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Aula.11.Pro720

  1. 1. PRO 720 → Aula 11 Ciência e Manufatura Tratamentos Térmicos Capítulos 11-12 Reações Trifásicas Fundamentos de Solidificação Endurecimento por Precipitação Diagrams TTT → Tratamentos TérmicosProfessor: Davi C. Neves blog: www.ecmdepro.blogspot.comDEPRO sala: 58 email: davi.ufop@gmail.com
  2. 2. Aula 11 Na última aula ... → Dentro e fora do equilíbrio …
  3. 3. Aula 11 Na aula de hoje ... → Tratamentos térmicos → Precipitação, que ocorre em sistemas binários …
  4. 4. Aula 11 Reações em Sistemas Binários ... → Algumas reações trifásicas importantes …
  5. 5. Aula 11 Reações Eutetóides
  6. 6. Aula 11 Reações Eutéticas
  7. 7. Aula 11 Diagramas Binários ... → Concentrações importantes → Valor correspondente a reação eutética.
  8. 8. Aula 11 Diagramas Binários ... → Concentrações importantes Hipoeutético → Concentração que ocorrem formação das duas fases, sendo que α precipita na matrix α-β
  9. 9. Aula 11 Diagramas Binários ... → Concentrações importantes Hipereutético → Similar as reações hipoeutéticas … só que agora é a fase β que precipita
  10. 10. Aula 11 Diagramas Binários ... → Concentrações importantes Curva Solvus → → Limite de solubilidade da fase dipersa β na matriz α.
  11. 11. Aula 11 Diagramas Binários ... → Concentrações importantes Precipitação → Formação da fase β precipitada na matrix α.
  12. 12. Aula 11 Nucleação e crescimento ... → Conceitos termodinâmicos … 4 3 2 4 3 Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε 3 3
  13. 13. Aula 11 Nucleação e crescimento ... → Conceitos termodinâmicos … 4 3 2 4 3 Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε 3 3 Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
  14. 14. Aula 11 Nucleação e crescimento ... → Conceitos termodinâmicos … 4 3 2 4 3 Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε 3 3 Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema. Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
  15. 15. Aula 11 Nucleação e crescimento ... Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema. Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo). Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação e do crescimento. Equação de Avrami: n −ct f = 1−e
  16. 16. Aula 11 Nucleação e crescimento ... Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema. Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo). Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação e do crescimento. 1 τ = t1 / 2 → Taxa=R = Equação de Avrami: t 1 /2 n −ct f = 1−e
  17. 17. Aula 11 Nucleação e crescimento ... Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema. Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo). Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami. Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con- trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro- lar a taxa de tranformação.
  18. 18. Aula 11 Nucleação e crescimento ... Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema. Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo). Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami. Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con- trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro- lar a taxa de tranformação. Q − RT → R =A.e
  19. 19. Aula 11 Nucleação e crescimento ... Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema. Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo). Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami. Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con- trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro- lar a taxa de tranformação. Q − RT → R =A.e
  20. 20. Aula 11 Tratementos Térmicos de Endurecimento
  21. 21. Aula 11 Envelhecimento Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na matriz principal → Formação de precipitados.
  22. 22. Aula 11 Envelhecimento Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na matriz principal → Formação de precipitados.
  23. 23. Aula 11 Envelhecimento Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na matriz principal → Formação de precipitados. % Precipitado → Regra da Alavanca
  24. 24. Aula 11 Envelhecimento Energia Iterfacial → em condições ideiais a morfologia dos precipitados seria esférica, mas normalemente estes se formam nas interfaces, então sua morfologia é influenciada pela energia Interfacial … definida elo ângulo de molhamento (diedral): θ γ M = 2 . γ P . cos ( ) 2
  25. 25. Aula 11 Envelhecimento Morfologia comuns …
  26. 26. Aula 11 Envelhecimento Precipitação → Endurecimento
  27. 27. Aula 11 Envelhecimento Precipitação → EndurecimentoPrecipitado Coerente → Há uma relação (coerência) na orientação dos átomos na fase precipitada com os átomos da matriz, produzindo assim regiões de tensão eficientes para o endurecimento … lembre-se que os deslizamentos ocorrem em planos cristalográficos.
  28. 28. Aula 11 Envelhecimento Os Requisitos … → A liga deve ter solubilidade decrescente da fase sólida com a diminuição da temperatura. → A matriz deve ser macia e dúctil e o precipitado deve ser resitente e duro. → A liga deve suportar um resfriamento rápido. → As condições de precipitação coerente (tempo e temperatura) devem ser exequíveis. Ok!
  29. 29. Aula 11 Envelhecimento As Etapas … 1 - Solubilização → Nesta etapa aquecemos o material acima da temperatura solvus, se possível próximo da temperatura solidus → Formação do sólido homogêneo.
  30. 30. Aula 11 Envelhecimento 2 - Resfriamento → O resfriamento deve ser rápido para evitar a formação da fase secundária (θ) … os átomos não conseguem difundir para regiões de nucleação → Forma-se um sólido supersaturado (αSS) .
  31. 31. Aula 11 Envelhecimento 3 - Envelhecimento → Aquece o material a uma temperatura abaixo da solvus, mantendo por um determinado tempo, e devido a esta temperatura não ser elevada os átomos da fase secundária se difundem formando os precipitados.
  32. 32. Aula 11 Resumindo … Etapas de uma transformação de fase → Nucleação e Crescimento Etapas do Envelhecimento: 1) Homogeneização 2) Resfriamento Rápido 3) Precipitação
  33. 33. Aula 11 Tratementos Térmicos de Metais Visão Geral!!!
  34. 34. Aula 11 Reações do Aço …
  35. 35. Aula 11 Reações do Aço … → Ferro – Carbono → Reações Trifásicas
  36. 36. Aula 11 Reações Eutetóides Nome aos Bois: Ɣ → Austenita → CFC α e δ → Ferrita → CCC Fe3C → Cementita → CCC Reação Eutetóide Perlita → Perola Austenita → Perlita Como Resfriar???
  37. 37. Aula 11 Diagramas TTT Formação da Perlita → Planejando o Resfrimaneto …
  38. 38. Aula 11 Diagramas TTT Formação da Martensita → Resfrimaneto Rápido … Água ou Ar
  39. 39. Aula 11 Diagramas TTT Formação da Bainita → Resfrimaneto Lento … Ambiente
  40. 40. Aula 11 Diagramas TTT Formação da Perlita → Resfrimaneto Muito Lento … Forno
  41. 41. Aula 11 Tratamentos Térmicos → Temperatura de Homogeneização Planejamento do Resfriamento →
  42. 42. Aula 11 Resumo do Curso … Capítulos → 15-18, 25, e 41.Capítulos → 1-12. Bibliografia Complementar → Ohring e Callister.
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