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Engenharia de Produção ·
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AULA 8 Ligas FeC DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO Fe C O Diagrama de Equilíbrio Fe C fornece informações sobre as diferentes fases presentes na combinação do elemento Ferro com o elemento Carbono O Carbono se dissolve no Ferro de forma intersticial fase conhecida como ferrita Com a saturação o Carbono sai do estado combinase com o Ferro e forma a cementita Fe3C 2 O ferro gusa é obtido pela redução dos minérios de ferro no Alto Forno e é a matéria prima para a obtenção dos ferros e aços 3 FERRO PURO FERRO PURO FERRO FERRO FERRITA FERRITA FERRO FERRO AUSTENITA AUSTENITA FERRO FERRITA TF 1538 TF 1538 C Nas ligas ferrosas as fases Nas ligas ferrosas as fases e e FORMAM soluções sólidas com FORMAM soluções sólidas com Carbono intersticial Carbono intersticial CARBONO 1538C 1493C 1394C 1147C 211 912C 727C 076 0022 1538C 1493C 1394C 1147C 211 912C 727C 076 0022 1538C 1493C 1394C 1147C 211 912C 727C 076 0022 Composition wt C Temperatura TEOR DE CARBONO EM 10 DIAGRAMA DE FASE DIAGRAMA DE FASE Fe FeFe Fe3C TRANSFORMAÇÕES TRANSFORMAÇÕES l lFe3C l PERITÉTICA l EUTÉTICA l Fe3C EUTETÓIDE Fe3C AÇO FOFO 11 Ferro Puro Formas Alotrópicas FERRO FERRITA Estrutura ccc Estrutura ccc Temperatura existência até Temperatura existência até 912 912 C Fase Magnética até 770 Fase Magnética até 770 C C temperatura de Curie temperatura de Curie Solubilidade máx do Solubilidade máx do Carbono 00218 a 727 Carbono 00218 a 727 C e C e 0008 a T ambiente 0008 a T ambiente FERRO AUSTENITA Estrutura Estrutura cfc cfc tem tem posições intersticiais posições intersticiais Temperatura Temperatura existência 912 existência 912 1394 1394C Fase Não Fase NãoMagnética Magnética Solubilidade máx do Solubilidade máx do Carbono 211 a Carbono 211 a 1148 1148C 12 Ferro Puro Formas Alotrópicas Ferro Puro Formas Alotrópicas FERRITA AUSTENITA 13 Ferro Puro Formas Alotrópicas Ferro Puro Formas Alotrópicas FERRO FERRO Estrutura ccc Estrutura ccc Temperatura existência acima de 1394 Temperatura existência acima de 1394C Fase Não Fase NãoMagnética Magnética É a mesma que a ferrita É a mesma que a ferrita Como é estável somente a altas temperaturas Como é estável somente a altas temperaturas não apresenta interesse comercial não apresenta interesse comercial Solubilidade máx do Carbono 009 a Solubilidade máx do Carbono 009 a 1495 1495 C 14 CEMENTITA Fe CEMENTITA Fe3C C Forma Formase quando o limite de solubilidade se quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado 67 de C do carbono é ultrapassado 67 de C É dura e frágil É dura e frágil Cristaliza no sistema ortorrômbico com 12 Cristaliza no sistema ortorrômbico com 12 átomos de Fe e 4 de C por célula unitária átomos de Fe e 4 de C por célula unitária É um composto É um composto intermetálico intermetálico metaestável metaestável embora a velocidade de decomposição em embora a velocidade de decomposição em ferro ferro e C e C seja muito lenta seja muito lenta 15 PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA FeFe3C Fe3C EUTÉTICO EUTÉTICO LIGA EUTÉTICA LIGA EUTÉTICA corresponde corresponde à liga de à liga de mais mais baixo baixo ponto de ponto de fusão fusão Líquido Líquido FASE FASE austenita cementita austenita cementita Temperatura 1148 Temperatura 1148 C Teor de Carbono 43 Teor de Carbono 43 As ligas de Ferro fundido de 21 As ligas de Ferro fundido de 2143 de C são 43 de C são chamadas de ligas chamadas de ligas hipoeutéticas hipoeutéticas As ligas de Ferro fundido acima de 43 de C são As ligas de Ferro fundido acima de 43 de C são chamadas de ligas chamadas de ligas hipereutéticas hipereutéticas 16 PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA FeFe3C EUTETÓIDE Fe3C EUTETÓIDE LIGA EUTETÓIDE LIGA EUTETÓIDE Austenita Austenita FASE FASE FERRITA Cementita FERRITA Cementita Temperatura 727 Temperatura 727 C Teor de Carbono 077 Teor de Carbono 077 Aços com 002 Aços com 002077 de C são chamadas de aços 077 de C são chamadas de aços hipoeutetóides hipoeutetóides Aços com 077 Aços com 07721 de C são chamadas de aços 21 de C são chamadas de aços hipereutetóides hipereutetóides 17 MICROESTRUTURAS EUTETÓIDE MICROESTRUTURAS EUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio É similar ao É similar ao eutético eutético Consiste de lamelas alternadas de fase Consiste de lamelas alternadas de fase ferrita e Fe ferrita e Fe3C C cementita cementita chamada chamada de de PERLITA PERLITA FERRITA FERRITA lamelas espessas e claras lamelas espessas e claras CEMENTITA CEMENTITA lamelas finas e escuras lamelas finas e escuras Propriedades mecânicas da perlita Propriedades mecânicas da perlita intermediária entre ferrita mole e dúctil e cementita intermediária entre ferrita mole e dúctil e cementita dura e frágil dura e frágil 18 MICROESTRUTURAS EUTETÓIDE MICROESTRUTURAS EUTETÓIDE 19 MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE RESFRIADO LENTAMENTE RESFRIADO LENTAMENTE Somente Perlita Aspecto da perlita Ferrita cementita 20 21 MICROESTRUTURAS HIPOEUTETÓIDE MICROESTRUTURAS HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Teor de Carbono 0002 Teor de Carbono 0002 077 077 Estrutura Estrutura Ferrita Perlita Ferrita Perlita As quantidades de ferrita e As quantidades de ferrita e perlita variam conforme a perlita variam conforme a de carbono e podem ser de carbono e podem ser determinadas pela regra das determinadas pela regra das alavancas alavancas Partes claras Partes claras ferrita pró ferrita pró eutetóide ou ferrita primária eutetóide ou ferrita primária 22 MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO TEOR DE CARBONO Ferrita Perlita AÇO COM 02C 23 MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR DE CARBONO RESFRIADOS LENTAMENTE DE CARBONO RESFRIADOS LENTAMENTE Ferrita Perlita AÇO COM 045C Eutectoid α 25 MICROESTRUTURAS HIPEREUTETÓIDE MICROESTRUTURAS HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Teor de Carbono 077 Teor de Carbono 077 211 211 Estrutura Estrutura cementita Perlita cementita Perlita As quantidades de cementita e As quantidades de cementita e perlita variam conforme a de perlita variam conforme a de carbono e podem ser carbono e podem ser determinadas pela determinadas pela regra da regra da alavanca alavanca Partes claras Partes claras cementita cementita próeutetóide próeutetóide Micrografia de um aço contendo 14 de carbonocementita clara perlita escura Aspecto esquemático de um aço hipereutetoide 27
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AULA 8 Ligas FeC DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO Fe C O Diagrama de Equilíbrio Fe C fornece informações sobre as diferentes fases presentes na combinação do elemento Ferro com o elemento Carbono O Carbono se dissolve no Ferro de forma intersticial fase conhecida como ferrita Com a saturação o Carbono sai do estado combinase com o Ferro e forma a cementita Fe3C 2 O ferro gusa é obtido pela redução dos minérios de ferro no Alto Forno e é a matéria prima para a obtenção dos ferros e aços 3 FERRO PURO FERRO PURO FERRO FERRO FERRITA FERRITA FERRO FERRO AUSTENITA AUSTENITA FERRO FERRITA TF 1538 TF 1538 C Nas ligas ferrosas as fases Nas ligas ferrosas as fases e e FORMAM soluções sólidas com FORMAM soluções sólidas com Carbono intersticial Carbono intersticial CARBONO 1538C 1493C 1394C 1147C 211 912C 727C 076 0022 1538C 1493C 1394C 1147C 211 912C 727C 076 0022 1538C 1493C 1394C 1147C 211 912C 727C 076 0022 Composition wt C Temperatura TEOR DE CARBONO EM 10 DIAGRAMA DE FASE DIAGRAMA DE FASE Fe FeFe Fe3C TRANSFORMAÇÕES TRANSFORMAÇÕES l lFe3C l PERITÉTICA l EUTÉTICA l Fe3C EUTETÓIDE Fe3C AÇO FOFO 11 Ferro Puro Formas Alotrópicas FERRO FERRITA Estrutura ccc Estrutura ccc Temperatura existência até Temperatura existência até 912 912 C Fase Magnética até 770 Fase Magnética até 770 C C temperatura de Curie temperatura de Curie Solubilidade máx do Solubilidade máx do Carbono 00218 a 727 Carbono 00218 a 727 C e C e 0008 a T ambiente 0008 a T ambiente FERRO AUSTENITA Estrutura Estrutura cfc cfc tem tem posições intersticiais posições intersticiais Temperatura Temperatura existência 912 existência 912 1394 1394C Fase Não Fase NãoMagnética Magnética Solubilidade máx do Solubilidade máx do Carbono 211 a Carbono 211 a 1148 1148C 12 Ferro Puro Formas Alotrópicas Ferro Puro Formas Alotrópicas FERRITA AUSTENITA 13 Ferro Puro Formas Alotrópicas Ferro Puro Formas Alotrópicas FERRO FERRO Estrutura ccc Estrutura ccc Temperatura existência acima de 1394 Temperatura existência acima de 1394C Fase Não Fase NãoMagnética Magnética É a mesma que a ferrita É a mesma que a ferrita Como é estável somente a altas temperaturas Como é estável somente a altas temperaturas não apresenta interesse comercial não apresenta interesse comercial Solubilidade máx do Carbono 009 a Solubilidade máx do Carbono 009 a 1495 1495 C 14 CEMENTITA Fe CEMENTITA Fe3C C Forma Formase quando o limite de solubilidade se quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado 67 de C do carbono é ultrapassado 67 de C É dura e frágil É dura e frágil Cristaliza no sistema ortorrômbico com 12 Cristaliza no sistema ortorrômbico com 12 átomos de Fe e 4 de C por célula unitária átomos de Fe e 4 de C por célula unitária É um composto É um composto intermetálico intermetálico metaestável metaestável embora a velocidade de decomposição em embora a velocidade de decomposição em ferro ferro e C e C seja muito lenta seja muito lenta 15 PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA FeFe3C Fe3C EUTÉTICO EUTÉTICO LIGA EUTÉTICA LIGA EUTÉTICA corresponde corresponde à liga de à liga de mais mais baixo baixo ponto de ponto de fusão fusão Líquido Líquido FASE FASE austenita cementita austenita cementita Temperatura 1148 Temperatura 1148 C Teor de Carbono 43 Teor de Carbono 43 As ligas de Ferro fundido de 21 As ligas de Ferro fundido de 2143 de C são 43 de C são chamadas de ligas chamadas de ligas hipoeutéticas hipoeutéticas As ligas de Ferro fundido acima de 43 de C são As ligas de Ferro fundido acima de 43 de C são chamadas de ligas chamadas de ligas hipereutéticas hipereutéticas 16 PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA Fe PONTOS IMPORTANTES DO SISTEMA FeFe3C EUTETÓIDE Fe3C EUTETÓIDE LIGA EUTETÓIDE LIGA EUTETÓIDE Austenita Austenita FASE FASE FERRITA Cementita FERRITA Cementita Temperatura 727 Temperatura 727 C Teor de Carbono 077 Teor de Carbono 077 Aços com 002 Aços com 002077 de C são chamadas de aços 077 de C são chamadas de aços hipoeutetóides hipoeutetóides Aços com 077 Aços com 07721 de C são chamadas de aços 21 de C são chamadas de aços hipereutetóides hipereutetóides 17 MICROESTRUTURAS EUTETÓIDE MICROESTRUTURAS EUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio É similar ao É similar ao eutético eutético Consiste de lamelas alternadas de fase Consiste de lamelas alternadas de fase ferrita e Fe ferrita e Fe3C C cementita cementita chamada chamada de de PERLITA PERLITA FERRITA FERRITA lamelas espessas e claras lamelas espessas e claras CEMENTITA CEMENTITA lamelas finas e escuras lamelas finas e escuras Propriedades mecânicas da perlita Propriedades mecânicas da perlita intermediária entre ferrita mole e dúctil e cementita intermediária entre ferrita mole e dúctil e cementita dura e frágil dura e frágil 18 MICROESTRUTURAS EUTETÓIDE MICROESTRUTURAS EUTETÓIDE 19 MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE MICROESTRUTURA DO AÇO EUTETÓIDE RESFRIADO LENTAMENTE RESFRIADO LENTAMENTE Somente Perlita Aspecto da perlita Ferrita cementita 20 21 MICROESTRUTURAS HIPOEUTETÓIDE MICROESTRUTURAS HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Teor de Carbono 0002 Teor de Carbono 0002 077 077 Estrutura Estrutura Ferrita Perlita Ferrita Perlita As quantidades de ferrita e As quantidades de ferrita e perlita variam conforme a perlita variam conforme a de carbono e podem ser de carbono e podem ser determinadas pela regra das determinadas pela regra das alavancas alavancas Partes claras Partes claras ferrita pró ferrita pró eutetóide ou ferrita primária eutetóide ou ferrita primária 22 MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO TEOR DE CARBONO Ferrita Perlita AÇO COM 02C 23 MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR DE CARBONO RESFRIADOS LENTAMENTE DE CARBONO RESFRIADOS LENTAMENTE Ferrita Perlita AÇO COM 045C Eutectoid α 25 MICROESTRUTURAS HIPEREUTETÓIDE MICROESTRUTURAS HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Teor de Carbono 077 Teor de Carbono 077 211 211 Estrutura Estrutura cementita Perlita cementita Perlita As quantidades de cementita e As quantidades de cementita e perlita variam conforme a de perlita variam conforme a de carbono e podem ser carbono e podem ser determinadas pela determinadas pela regra da regra da alavanca alavanca Partes claras Partes claras cementita cementita próeutetóide próeutetóide Micrografia de um aço contendo 14 de carbonocementita clara perlita escura Aspecto esquemático de um aço hipereutetoide 27