Diagrama Ferro Carbono Zona Critical Thinking

Diagrama Fe-C Marcelo F. Moreira

1 DIAGRAMA Fe-C

DIAGRAMA Fe-Fe3C

Na temperatura ambiente, o ferro puro apresenta estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (C), denominada ferrita alfa (α).

centradas (CFC), denominada ferro gama (γ) ou austenita

A estrutura C do ferro (ferrita α) é estável até 912°C. Nesta temperatura a estrutura C sofre uma transformação alotrópica para a estrutura cúbica de faces

transforma-se novamente em C, denominada de ferrita delta (δ)

A austenita (CFC) é estável entre 912 e 1394° C. Na temperatura de 1394°C ocorre uma nova transformação alotrópica na qual a estrutura CFC da austenita

temperatura de fusão do Fe puro

A ferrita delta (δ) C é estável até a temperatura de 1538°C, que é a

Acima de 1538°C a estrutura cristalina C da ferrita δ torna-se amorfa, sem ordenação cristalina, caracterizando o estado líquido.

este passa para fase vapor

O ferro líquido (L) é estável até a temperatura de 2880°C, temperatura na qual

DIAGRAMAS Fe-C e Fe-Fe3C

Existem dois tipos de diagramas Fe-C, o diagrama Fe-C estável, que mostra o equilíbrio entre o Fe e a grafita, e o diagrama Fe-Fe3C, metaestável, que apresenta o equilíbrio entre o ferro e a cementita (Fe3C). Em virtude das velocidades de resfriamento vigentes no processamento dos aços serem elevadas em relação as condições de equilíbrio, o diagrama empregado com ferramenta para o estudo de aços ao carbono e ferros fundidos brancos é o diagrama Fe - Fe3C.

A figura 1 apresenta os diagramas Fe-C estável (equilíbrio Ferro - Grafita) e o diagrama metaestável Fe-Fe3C (equilíbrio Ferro - Cementita) sobrepostos.

Diagrama Fe-C Marcelo F. Moreira

2 Figura 1- Sobreposição dos diagramas diagrama Fe-C e Fe-Fe3C

Diagrama Fe-C Marcelo F. Moreira 3

Diagrama Fe-C Marcelo F. Moreira

Considerações sobre o diagrama Fe-Fe3C

Os aços para construção mecânica não são ligas binárias Fe-C. Estes aços apresentam quantidades residuais de P, S, Mn e Si, decorrentes do processo de elaboração. Entretanto o diagrama Fe-Fe3C é extensivamente empregado em estudos envolvendo aços ao carbono e aços baixa-liga.

O teor de 2,1% de C é considerado como sendo a separação teórica entre aços e ferros fundidos, ou seja, para teores até 2,1% temos os aços, acima deste, os

As reações relevantes no diagrama Fe-Fe3C são, no resfriamento,: Reação peritética - (0,17%C / 1495ºC)

L (líquido) + δ (ferrita delta) → γ (austenita),

Reação eutética- (4,3% de C / 1148°C): L (líquido)→ γ (austenita) + Fe3C (cementita)

Reação eutetóide - (0,7% de C / 727°C):

γ (austenita) → α (ferrita) + Fe3C (cementita) O produto da reação eutetóide é uma mistura mecânica de duas fases (ferrita e cementita) denominada perlita.

Aços eutetóides apresentam 0,7% de C. Aços hipoeutetóides ¾ % de C inferior a 0,7% Aços hipereutetóides ¾ % de C superior a 0,7%

O campo bifásico (α + γ) é denominado ZONA CRÍTICA.

Diagrama Fe-C Marcelo F. Moreira

5 RESFRIAMENTO LENTO DOS AÇOS HIPOEUTETÓIDES

Para a temperatura ambiente e C0 = 0,30% de C, temos:

= 95,5% de α (ferrita)

= 4,5% de Fe3C (cementita)

A quantidade de grãos de perlita será: (é a quantidade de grãos de austenita que4 sofreu a transformação eutetóide)

= 37,2% de perlita (e 62,8% de grãos de ferrita)

Diagrama Fe-C Marcelo F. Moreira

6 RESFRIAMENTO LENTO DE UM AÇO EUTETÓIDE

Para a temperatura ambiente, (0,7% de C) temos:

= 8,5% de α (ferrita)

= 1,5% de Fe3C (cementita)

A quantidade de grãos com o constituinte perlita será de 100%. (que é a quantidade de grãos de austenita que sofreu a reação eutetóide)

Diagrama Fe-C Marcelo F. Moreira

7 RESFRIAMENTO LENTO DOS AÇOS HIPEREUTETÓIDES

Para a temperatura ambiente e C1 = 1,2% de C, temos:

= 82,1% de α (ferrita)

= 17,9% de Fe3C (cementita)

A quantidade de grãos com o constituinte perlita será:

% perlita = 100.

= 92,7% de perlita (e 7,3% de cementita em contorno de grão)

Diagrama Fe-C Marcelo F. Moreira

AUSTENITA (do nome do metalurgista inglês Robert Austen) - Consiste em uma solução sólida intersticial de C (com até 2,1%) 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 C. A ferrita é magnética e apresenta baixa resistência mecânica, cerca de 300 MPa, excelente tenacidade e elevada ductilidade.

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