AULA 13
DIAGRAMA DE FASES
Profa. Kaline Melo de Souto Viana
SISTEMAS EUTÉTICOS BINÁRIOS
• Reação eutética: Líquido +
• Neste caso a solidificação processa-se como num
metal puro, no entanto o produto é 2 fases sólidas distintas.
Microestrutura do eutético: • LAMELAR camadas alternadas de fase e .
• Ocorre desta forma porque é a de menor percurso
para a difusão
REAÇÃO EUTÉTICA Líquido +
() +
()
Solução Sólida Substitucional Parcial
HIPOEUTÉTICO E HIPEREUTÉTICO
• HIPOEUTÉTICO COMPOSIÇÃO MENOR QUE O EUTÉTICO
• HIPEREUTÉTICO
COMPOSIÇÃO MAIOR QUE O EUTÉTICO
MICROESTRUTURA DE UMA LIGA DE Sn-Pb HIPOEUTÉTICA
• Região preta é a fase primária rica em Pb
• Lamelas são constituídas de fase rica em Pb e fase rica em Sn
• REAÇÃO EUTETÓIDE:
• +
• ( a diferença do eutético é que uma fase sólida, ao invés de uma líquida, transforma-se em duas outras fases sólidas.
• REAÇÃO PERITÉTICA: Envolve três fases em equilíbrio
• + Líquido
• Uma fase sólida mais uma fase líquida transforma-se numa outra fase sólida
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO TENDO FASES INTERMEDIÁRIAS
PERITÉTICO E EUTÉTICO
+ L
+
+ L
+
+ L
PERITÉTICO
Envolve 3 fases em equilíbrio
+ L
+
+ L
PERITÉTICO DUPLO
+ L
+
+ L
+
+ L
EUTÉTICO, EUTETÓIDE E PERITÉTICO
Ponto de fusão congruente
GRÁFICO ESQUEMÁTICO: PONTO DE FUSÃO E TRANSFORMAÇÕES ALOTRÓPICAS
Sistema Fe-C ou Fe-Fe3C e microestruturas que se formam no resfriamento lento
DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C TRANSFORMAÇÃO ALOTRÓPICA
+Fe3C
+l l+Fe3C
+Fe3C CCC
CFC
CCC
+
+l
As fases , e são soluções sólidas com Carbono intersticial
FERRO PURO
FERRO = FERRITA
FERRO = AUSTENITA
FERRO = FERRITA
TF= 1534 C
Nas ligas ferrosas as fases , e FORMAM soluções sólidas com Carbono intersticial
CARBONO
DIAGRAMA DE FASE Fe-Fe3C TRANSFORMAÇÔES
+l
l+Fe3C +l
PERITÉTICA
+l
EUTÉTICA
l +Fe3C
EUTETÓIDE
+Fe3C
AÇO FOFO
+Fe3C
+Fe3C
Ferro Puro /Formas Alotrópicas
FERRO = FERRITA
Estrutura= ccc
Temperatura “existência”= até 912 C
Fase Magnética até 768 C
(temperatura de Curie)
Solubilidade máx do Carbono= 0,02% a 727 C
FERRO = AUSTENITA
Estrutura= cfc (tem + posições intersticiais)
Temperatura “existência”= 912 -1394C
Fase Não-Magnética
Solubilidade máx do Carbono= 2,14% a 1148C
Ferro Puro /Formas Alotrópicas
FERRITA AUSTENITA
Ferro Puro /Formas Alotrópicas
FERRO = FERRITA
Estrutura= ccc
Temperatura “existência”= acima de 1394C
Fase Não-Magnética
É a mesma que a ferrita
Como é estável somente a altas temperaturas não apresenta interesse comercial
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 de solubilidade do carbono é ultrapassado (6,7% de C)
CEMENTITA (Fe3C)
Forma-se quando o limite de solubilidade do carbono é
ultrapassado (6,7% de C)
É dura e frágil
Cristaliza no sistema ortorrômbico (com 12 átomos de Fe e 4
de C por célula unitária)
é um composto intermetálico metaestável, embora a
velocidade de decomposição em ferro e C seja muito lenta
A adição de Si acelera a decomposição da cementita para
formar grafita
PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (EUTÉTICO)
LIGA EUTÉTICA: corresponde à liga de mais baixo de fusão
Líquido FASE (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
As ligas de Ferro fundido acima de 4,3% de C são chamadas de ligas hipereutéticas
PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe-Fe3C (UTETÓIDE)
LIGA EUTETÓIDE corresponde à liga de mais baixa temperatura de transformação sólida
Austenita FASE (FERRITA) + Cementita - Temperatura= 725 C
- 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
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
FERRITA lamelas + espessas e claras
CEMENTITA lamelas + finas e escuras
Propriedades mecânicas da perlita
• intermediária entre ferrita (mole e dúctil) e cementita (dura e frágil)
MICROESTRUTURAS / EUTETÓIDE
MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE RESFRIADO LENTAMENTE
Somente Perlita
MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
• Teor de Carbono = 0,002- 0,8 %
• Estrutura
Ferrita + Perlita
• As quantidades de ferrita e perlita variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas
• Partes laranjas no contorno de grão ferrita pró-eutetóide
MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO
Ferrita Perlita
AÇO COM ~0,2%C
MICROESTRUTURA DOS AÇOS C/ MÉDIO TEOR DE CARBONO RESFRIADOS
LENTAMENTE
Ferrita Perlita
AÇO COM ~0,45%C
MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio
Teor de Carbono = 0,8-2,06 %
Estrutura
cementita+ Perlita
As quantidades de cementita e perlita variam conforme a % de carbono e podem ser determinadas pela regra das alavancas
Partes azuis no contorno de grão cementita pró-eutetóide
EXEMPLOS
a) Identificar as reações que ocorrem com o resfriamento
b) Para a composição de 3% de C à 1000ºC determinar as frações mássicas
de austenita e cementita
c) Fazer a evolução microestrutural para uma composição hipereutetoide
1
2
3
a
b
c
d
e
(a) Identificar as reações que ocorrem com o resfriamento
(b) Para a composição de 30% de Bi à 150ºC determinar as frações de L e
(c) Fazer a evolução microestrutural para a composição de 80% de Bi
1
a
b
c
d
a) Identificar as reações que
ocorrem com o resfriamento
b) Para a composição de 50% de
Bi à 950ºC determinar as
frações mássicas de e
c) Fazer a evolução
microestrutural para uma
composição hipoeutética
1
2
a
b
c
d
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