Diagrama de ferro carbono

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Diagrama de ferro carbono

  1. 1. Introdução a Ciência dos Materiais Diagrama Ferro-Carbono1 Prof. André Carvalho
  2. 2. 2 DIAGRAMAS Fe-C e Fe-Fe3CExistem dois tipos de diagramas Fe-C:O diagrama Fe-C estável, que mostra o equilíbrio entre o Fe e a grafita; E o diagrama Fe-Fe3C, metaestável, que apresenta o equilíbrio entre o ferro e a cementita (Fe3C). Em virtude das velocidades de resfriamento vigentes no processamento dos aços serem elevadas em relação as condições de equilíbrio, o diagrama empregado como ferramenta para o estudo de aços ao carbono e ferros fundidos brancos é o diagrama Fe - Fe3C.
  3. 3. 3 DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C -TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA +l CCC +l l+Fe3CCFC +Fe3C +  CCC +Fe3C As fases ,  e  são soluções sólidas com Carbono intersticial
  4. 4. 4FERRO PURO• FERRO  = FERRITA• FERRO  = AUSTENITA• FERRO  = FERRITA • TF= 1534 C CARBONO  Nas ligas ferrosas as fases ,  e  FORMAM soluções sólidas com Carbono intersticial
  5. 5. 5Fases presentes no diagrama Fe – Fe3C Ferrita ou ferro α -  Forma estável do ferro puro à temperatura ambiente.  Estrutura CCC.  Apenas pequenas concentrações de carbono são solúveis na ferrita.  (solubilidade máxima: 0,022%p de carbono a 727 0C).  Propriedades:  Dúctil  Magnética abaixo de 768 0C  massa específica 7,88 g/cm3
  6. 6. 6Fases presentes no diagrama Fe – Fe3C Austenita ou fase γ do ferro  Não é estável abaixo de 727 0C.  Solubilidade máxima de carbono: 2,14%p a 1147 0C.  Não-magnética. Ferrita δ:  estável somente a temperaturas elevadas – sem importância tecnológica Cementita (Fe3C)  Forma-se quando o limite de C é excedido na ferrita α.  Também coexiste com a fase γ entre 727 0C e 1147 0C.  Mecanicamente: dura e frágil
  7. 7. 7 Sistema Fe-Fe3C• Ferro Puro= até 0,02% de Carbono• Aço= 0,02 até 2,06% de Carbono• Ferro Fundido= 2,1-4,5% de Carbono• Fe3C (CEMENTITA)=Forma-se quando o limite desolubilidade do carbono éultrapassado (6,7% de C)
  8. 8. 8 EutéticaPeritética Eutetóide
  9. 9. PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTÉTICO) LIGA EUTÉTICA: corresponde à liga de mais baixo de fusão Líquido → fase γ(austenita) + cementita  Temperatura= 1148 C  Teor de Carbono= 4,3%  As ligas de Ferro fundido de 2,1-4,3% de C são chamadas de ligas hipoeutéticas (comerciais).  As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C são chamadas de ligas hipereutéticas.
  10. 10. 10PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTETÓIDE)• LIGA EUTETÓIDE  corresponde à liga de mais baixa temperatura de transformação sólidaAustenita → FASE  (FERRITA) + Cementita• Temperatura= 725 C• Teor de Carbono= 0,8 %• Aços com 0,02-0,8% de C são chamadas de aços hipoeutetóides• Aços com 0,8-2,1% de C são chamadas de aços hipereutetóides
  11. 11. 11 MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio• É similar ao eutético• Consiste de lamelas alternadas de fase  (ferrita) e Fe3C (cementita) chamada de PERLITA• Propriedades mecânicas da perlita • intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e cementita (dura e frágil)
  12. 12. 12MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE
  13. 13. 13MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDERESFRIADO LENTAMENTE Somente Perlita
  14. 14. 14MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDESupondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
  15. 15. Baixo Carbono AÇO BAIXO CARBONO < 0,3% C Baixa Dureza e alta ductilidade; Bons para trabalhos mecânico e soldagem; Não são temperáveis; Utilizados na construção de prédios, pontes, navios, automóveis. Estrutura é usualmente ferrítica e perlítica Entre as suas aplicações típicas estão as chapas automobilística, perfis estruturais e chapas utilizadas na fabricação de tubos, construção civil, pontes
  16. 16. 16MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO AÇO COM ~0,2%C Perlita Ferríta (pró eutetóide ) As quantidades de ferríta e variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas
  17. 17. Médio Carbono São aços de boa temperabilidade em água Apresentam a melhor combinação detenacidade e ductilidade e resistênciamecânica e dureza São os aços mais comuns, tendo inúmerasaplicações em construção : rodas e equipamentosferroviários, engrenagens, virabrequins e outraspeças de máquinas que necessitam de elevadas resistências mecânicae ao desgaste tenacidade Quando temperados e revenidos atingem boa tenacidade e resistência. Os tratamentos térmicos são realizados com taxas de resfriamentoelevadas e com seções finas. São utilizados em rodas, equipamentos ferroviários, e peças que necessitam de alta resistência mecânica. AÇO MÉDIO CARBONO  0,3-0,6% C
  18. 18. 18MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR DE CARBONORESFRIADOS LENTAMENTE AÇO COM ~0,45%C Ferrita Perlita
  19. 19. PROPRIEDADES DOS AÇOS ALTO CARBONO Apresentam baixa conformabilidade e tenacidade Apresentam alta dureza e elevada resistência ao desgaste Quando temperados são frágeis Apresentam elevada dureza e resistência após a têmpera. São comumente utilizados em trilhos, engrenagens, componentes sujeitos ao desgaste (martelo). AÇO ALTO CARBONO  > 0,6% C
  20. 20. 4)
  21. 21. 22MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDESupondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Teor de Carbono = 0,8-2,06 %
  22. 22. 23
  23. 23. 24Aços classificação – ABS (American Bureau of Shipping)RULES FOR MATERIALS AND WELDING 2009PART 2
  24. 24. 25 May 30, 2011

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