EQUAÇÃO ENTRE FE-C

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA – Prof. Alessandro Farah

DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO Fe-C

Diagrama de temperatura em função do teor de carbono.

Ligas com até 2% C são os aços e acima deste teor são os ferros fundidos.

Os pontos E e E’ : Eutético (4,3%C) e Eutetóide (0,8%C).

Eutetóide (0,8%C) = (Perlita)

Hipoeutetóide ( < 0,8%C) = (Perlita + Ferrita)

Hipereutetóide ( > 0,8%C) = (Perlita + Cementita)

Durante o processo de solidificação verifica-se nos aços o aparecimento de microconstituintes como austenita, ferrita, cementita e perlita.

Austenita: solução sólida de C no Fe , (cfc). Com os aços C comuns não é possível obtê-la à temperatura ambiente. Solubilidade 2,0%C.

Ferrita: solução sólida de C no Fe , (ccc). Origina-se na zona crítica durante o resfriamento, a partir da austenita, sendo estável a temperatura ambiente. Solubilidade 0,025%C.

Cementita: é o carboneto de ferro Fe3C, (ortorrômbico) muito duro e frágil. Dos constituintes dos aços a cementita é o mais duro. Solubilidade 6,67%C.

Perlita: é formada por finas lamelas justapostas de ferrita e cementita, ocorrendo abaixo de 723oC nas ligas Fe-C. Solubilidade 0,8%C.

TRATAMENTOS TÉRMICOS

A utilização das ligas metálicas é baseada principalmente nas suas propriedades mecânicas, propriedades estas que dependem basicamente da composição da liga, da sua estrutura cristalina e das suas condições de fabricação.

As propriedades mecânicas de ligas de aços C comuns, mesmo estado (recozidas), com diferentes teores de C: Aumento da %C, aumento do Escoamento e diminuição do Alongamento. Fixada a composição, o tratamento térmico pode determinar as propriedades desejadas, através da obtenção de uma estrutura cristalina, adequada.

Dependendo do tratamento térmico utilizado, pode-se, para uma mesma liga, aumentar a dureza e a resistência mecânica e, com isto, obter-se um aumento na resistência ao desgaste. Tratamentos térmicos que diminuam a dureza, aumentam a ductilidade da liga, e assim, melhoram a sua capacidade de sofrer usinagem.

O tratamento térmico consiste em aquecer e manter as peças a temperaturas adequadas, durante um certo tempo e resfriá-las em um meio conveniente, com o objetivo de se modificar a microestrutura e alterar as propriedades mecânicas.

Controle de temperatura de aquecimento (depende do tratamento térmico e da composição da liga) e tempo de resfriamento (depende do meio utilizado).

Vresf.Temperado > Vresf. Normalizado > Vresf. Recozido

RECRISTALIZAÇÃO - DIFUSÃO

O tratamento térmico envolve processos como recristalização e difusão, ocorrendo já em soluções sólidas. A transformação  (cfc) para  (ccc) se dá por deslocamento de átomos de ferro. Os átomos movimentam-se por curtas distâncias, frações de parâmetros.

O fenômeno da difusão consiste no caminhamento de átomos através do reticulado cristalino. Em temperaturas elevadas, os átomos oscilam em torno de suas posições de equilíbrio. Com isto o C pode saltar por entre dois átomos de ferro vizinhos.

RECOZIMENTO

Dar ao material um estado muito próximo ao do equilíbrio químico-estrutural.

Quando um metal é deformado a frio (encruamento), ocorre uma deformação cristalina, com consideráveis alterações nas suas propriedades mecânicas.

Aquecimento > vibração maior dos átomos <> posição de equilíbrio.

Objetivos

Regularizar a estrutura bruta de fusão (maior homogeneidade);

Melhorar a ductilidade e usinabilidade;

Eliminar tensões provenientes de operações mecânicas anteriores;

Eliminar tratamentos térmicos ou mecânicos anteriores.

No recozimento o resfriamento é bastante lento (forno, velocidade controlada)

Este tratamento compreende de três estágios principais

Recuperação, Recristalização e Crescimento de Grão

Microestrutura

Ferrita(), Perlita(P) e Cementita (Fe3C)

Recozimento de Homogeneização (Difusão)

Objetivo: estrutura mais homogênea através da difusão dos elementos de liga

Temperatura: 1050 a 1200ºC Temperatura Difusão

Tempo: composição química e dimensões da peça [2 a 45h ou + (Cr,Ni,Mo,W)]

Temperatura alta e Tempo longo causam aumento do Tamanho de Grão

Recozimento de Globulização (Esferoidização) (Coalescimento)

Objetivo: estrutura globular (facilitar a usinagem)

Temperatura: 680 a 740ºC (dependendo da composição química)

Tempo: composição química

Recozimento de Alívio de Tensões

Objetivo: eliminar tensões de trabalhos a quente ou a frio, cortes, desbastes, etc

Temperatura: 500 a 650ºC (resfriamento bastante lento)

Peças com tendência a se deformar na têmpera, deverão ser submetidas, após desbaste ou imediatamente antes do acabamento, ao alívio de tensões. As tensões podem conduzir a certas deformações ou a fraturas de têmpera.

Recozimento Pleno

Objetivo: amolecer o aço e regenerar sua microestrutura, apagando tratamentos térmicos anteriores

Temperatura: função da composição química

Aços Hipo e Eutetóides 50ºC acima do limite