Exercícios Resolvidos - Diagrama de Fases e Ligas Ferro-Carbono

Questão 1 Uma liga com 20p Ag e 80p Cu é aquecida até uma temperatura dentro da região das fases α líquido Se a composição da fase líquida é de 45p Ag determine a A temperatura da liga 05 ponto b A composição da fase α 05 ponto c As frações mássicas de ambas as fases para essa condição de equilíbrio 10 ponto M Ponto eutetóide Linha Solidus Linha do limite de solubilidade Linha Líquidus 900 9 20 45 Cs C0 CL Ag Composição da liga Ponto M 20 Ag e 80 Cu Composição da fase líquida 45 Ag e 55 Cu a A temperatura da liga é 900ºC já que a T é a mesma em todas as fases b Traçando uma linha de amarração até a linha solidus o ponto que a intercepto indica a composição Cs 9 Ag 91 Cu Obs Partindo de um ponto qualquer que esteja sendo estudado num diagrama de fases Ponto M podemos achar a composição de sua fase líquida apenas traçando uma linha de amarração horizontal do ponto M até a linha líquidus O ponto que intercepta essa linha indica a do soluto indicado no eixo x que está presente na fase c s α CL C0 45 20 25 694 CL Cs 45 9 36 100 L C0 Cs 20 9 11 30 6 CL Cs 45 9 36 DCTM DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS DE MATERIAIS Questão 2 As frações mássicas de ferrita total e cementita total em uma liga ferrocarbono diagrama abaixo são de 093 e 007 respectivamente a Essa liga é hipoeutetóide ou hipereutetóide Por quê Demonstre por meio de cálculos 10 ponto b Represente a microestrutura dessa liga para as temperaturas de 1200ºC 750ºC e 600ºC 10 ponto α 93 e Fe3C 7 a α CL C0 67 C0 093 C0 0469 CL Cs 67 0 Fe3C C0 Cs C0 0 007 C0 0469 CL Cs 67 0 Como 0469 076 a liga é hipoeutetóide uma vez que 076 é a de carbono em uma liga eutetóide 1 Reação Eutetóide Ocorre exatamente no ponto eutetóide Uma liga eutetóide possui 076 de Fe3C cementita em sua composição Passa apenas pelas fases γ Acima do Temp Eutetóide Austenito α Fe3C Abaixo do Temp Eutetóide Perlita Lentamente Resfriado Proporção de 81 entre as camadas Ferrita Cementita 2 Reação Hipereutetóide Ocorre antes do Ponto Eutetóide de Fe3C 076 Passa pelas fases γ Acima do T eutetóide Austenito α δ Acima do T eutetóide δ Ferrita α Fe3C Abaixo do T eutetóide Perlita 3 Reação Hipereutetóide Ocorre depois do Ponto Eutetóide do Fe3C 076 Passo pelas fases γ Acima do T eutético Austenita γ Fe3C Acima do T eutóide δ Cementita αc Fe3C Abaixo do T eutóide Perlita 076 de C Oles Resumo de Transformação de fases Fases Estudadas Perlita grosssira Perlita fina Bainita Martensita Austenita δ Perlita α Fe3C Fase proeutetoíde Ferrita ou cementita Bainita α Fe3C Martensita fase tetragonal Martensita Revenida α Fe3C Resfriamento lento Resfriamento moderado Resfriamento rápido têmpera Reaquecimento Resfriamento lento Resfriamento moderado Resfriamento rápido têmpera Reaquecimento Tratamentos Térmicos Recozimento Total ou Pleno Tempera e Revenido Recozimento Isotérmico Normalização Resfriamento Lento dentro do forno Resfriamento ao ar Esferoidita Ferrito α Fe3C Pequenas esferas de Fe3C numa matriz de α Macio e Dúctil Perlita Grossa Ferrito α Fe3C camadas alternadas de α e Fe3C mais grossas Duros Resistente e Dúctil que Esferoidita Perlita Fina Ferrito α Fe3C camadas alternadas de α e Fe3C mais finas Dúctil que P grossa Bainita Ferrito α Fe3C Partículas finas e alongadas de Fe3C numa matriz de α Duros e Resistente que Perlita fina e Dúctil que martensita Martensita Revenida Ferrito α Fe3C Pequenas partículas esféricas de Fe3C numa matriz de α Duros e Resistente mas Dúctil que martensita Martensita Fase única CCC Tetragonal Grãos em formato de agulha muito Resistente e frágil Questão 5 Quais são os objetivos dos tratamentos térmicos e termoquímicos nos metais Cite 3 tratamentos térmicos e 3 tratamentos termoquímicos 10 ponto Questão 4 Mostre em um diagrama TTT os caminhos para um tratamento de Martêmpera e de Austêmpera e as fases desenvolvidas em cada caso Por qual razão não é necessário o tratamento de Revenimento no aço que passou pelo tratamento de austêmpera 10 ponto Os tratamentos térmicos tem a finalidade de alterar propriedades físicas e mecânicas do material alterando sua microestrutura através de aquecimentos ou resfriamentos rápidos ou lentos do material Dentre essas propriedades estão dureza resistência e tenacidade Exemplos Têmpera revenimento recozimento e normalização Já os tratamentos termoquímicos modificam as propriedades de uma camada superficial do material inserindo ele num ambiente saturado por certo elemento químico Esse elemento penetrará a superfície do material por difusão aumentando a resistência dessa camada Exemplos Cimentação Nitretação Carbonitretação cianetação e Boratação a Para tratar com aço 08 de C embora com alto teor de carbono sua estrutura será composta de perlita fina O tratamento térmico que resulta nessa fase seria uma transformação por resfriamento contínuo TRC a uma alta taxa de resfriamento o qual faz com que as lamelas tenham pouco tempo para se desenvolver produzindo camadas finas de perlita e cementita e assim uma perlita fina b Sim Na taxa II o material passa por uma transformação de γ para perlita a uma alta taxa de resfriamento similar ao que acontece no TRC não dando muito tempo para as lamelas se formarem e assim produzindo uma perlita fina O revenimento serve para aumentar a ductilidade de um material martensítico que já tem boa resistência porém alta fragilidade A austêmpera produz bainita uma fase que já apresenta resistência e ductilidade elevadas descartando a necessidade do revenimento