Diagramas de Fases: Microestruturas em Metais e Ligas, Notas de estudo de Mecânica

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DIAGRAMAS DE FASES

Prof. MSc: Anael Krelling

• São mapas que permitem prever a microestrutura de um material em função da temperatura e composição de cada componente;
• Informações sobre fenômenos de fusão, fundição, cristalização e outros;
• Correlação entre microestrutura e propriedades mecânicas.

O desenvolvimento de uma microestrutura está relacionado com as características de seu diagrama de fases.

As propriedades do sistema multifásico são diferentes das propriedades individuais das fases presentes.

Em ligas metálicas a microestrutura é caracterizada pelo número de fases presentes, por suas proporções e pela maneira pela qual elas estão distribuídas ou arranjadas. Depende:

• Elementos de liga presentes;
• Concentração dos elementos;
• Tratamento térmico.

SISTEMA ISOMORFO BINÁRIO

• O mais comum é o sistema Cu-Ni;
• Isomorfo porque os componentes apresentam solubilidade total tanto no estado líquido quanto no estado sólido;
• Solução Sólida Substitucional;
• Microestrutura CFC.

• Qual a temperatura de fusão do Cu?
• Qual a temperatura de fusão do Ni?
• Quais fases estão presentes no ponto A?
• Quais fases estão presentes no ponto B?
• Qual a composição das fases presentes no ponto A?
• Qual a composição das fases presentes no ponto B?

1 – Material totalmente líquido

2 – Formação dos primeiros cristais da fase sólida α

3 – Existência de fase sólida α e líquido em equilíbrio

4 – Última fração de líquido sofre reação eutética

5 – Existência de fases sólidas α e β em equilíbrio

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O SISTEMA FERRO-CARBONO OU FERRO-CARBETO DE FERRO (Fe-Fe 3 C)

• AUSTENITA (do nome do metalurgista inglês Robert Austen) - Consiste em uma solução sólida intersticial de C (com até 2,11%) no ferro CFC. Em aços ao carbono e aços baixa liga só é estável acima de 727°C. Apresenta resistência mecânica em torno de 150 MPa e elevada ductilidade e tenacidade. A austenita não é magnética.
• FERRITA (do latim "ferrum")- Consiste em uma solução sólida intersticial de C (com até 0,022%) no ferro CCC. A ferrita é magnética e apresenta baixa resistência mecânica, cerca de 300 MPa, excelente tenacidade e elevada ductilidade.
• CEMENTITA (do latim "caementum")- Denominação do carboneto de ferro Fe 3 C contendo 6,7% de C e estrutura cristalina ortorrômbica. Apresenta elevada dureza, baixa resistência, baixa ductilidade e baixa tenacidade.
• PERLITA (nome derivado da estrutura da madre pérola observada ao microscópio)
• Consiste na mistura mecânica das fases ferrita (88,5% em peso) e cementita (11,5% em peso) formada pelo crescimento cooperativo destas fases. Apresenta propriedades intermediárias entre a ferrita e a cementita dependendo do tamanho e espaçamento das lamelas de cementita.

DESENVOLVIMENTO DE MICROESTRUTURAS EM LIGAS Fe-C