http://fr.kleynvans.com/198649/ 1/3 MERCEDES

DIAGRAMAS DE FASES
DIAGRAMAS DE FASES
Prof. MSc: Anael Krelling
Alterações – Prof. Eliana Franco
1
DIAGRAMAS DE FASES
•São mapas que permitem prever a microestrutura de um
material em função da temperatura e composição de cada
componente;
•Informações sobre fenômenos de fusão, cristalização e outros;
•Correlação entre microestrutura e propriedades mecânicas.
•O desenvolvimento de uma microestrutura está relacionado
com as características de seu diagrama de fases.
2
DIAGRAMAS DE FASES
COMPONENTES: Metais puros e/ou compostos que compõem uma liga.
Ex.: Latão (Cu-Zn) – componentes são o Cu e o Zn
SOLUTO E SOLVENTE
SISTEMA: Série de possíveis ligas que consistem dos mesmos
componentes, porém independente da composição da liga.
Ex.: Sistema Fe-C
LIMITE DE SOLUBILIDADE: Concentração máxima de átomos de soluto
que pode se dissolver no solvente para formar uma solução sólida.
Ex.: Sistema açúcar-água (C12H12O11-H2O) – Depende da temperatura da
água!
3
DIAGRAMAS DE FASES
4
DIAGRAMAS DE FASES
Fases: Porção homogênea do sistema
características físicas e químicas uniformes
que
possui
• Sólida, líquida ou gasosa;
• Material puro é uma fase
• Xarope água-açúcar é uma fase
• Açúcar é uma fase (sólida)
• Água e gelo – duas fases
5
DIAGRAMAS DE FASES
Sistema com uma única fase – Homogêneo
Sistema com duas ou mais fases – Mistura ou Sistema
Heterogêneo (maioria das ligas metálicas)
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.
6
DIAGRAMAS DE FASES
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.
7
DIAGRAMAS DE FASES
8
DIAGRAMAS DE FASES
•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?
9
DIAGRAMAS DE FASES
10
SISTEMA Cu-Ni
Determinação das quantidades relativas das fases
• Composição das fases
Comp. Liq= 31,4% Ni e 68,9%Cu
Comp. Sol. = 42,5,4 %Ni e %57,5Cu
• Percentagem das
fases
Fase líquida
L =S
L = C-C0
R+S
C-CL
Fase sólida
S =R
L = Co-CL
R+S
C-CL 11
DIAGRAMAS DE FASES
Uma condição implicitamente utilizada até agora é de que os
diagramas são de equilíbrio.
Isto quer dizer que qualquer variação de temperatura ocorre
lentamente o suficiente para permitir um rearranjo entre as
fases através de processos difusionais.
Também quer dizer que as fases presentes a uma dada
temperatura são estáveis.
12
DIAGRAMAS DE FASES
SISTEMAS EUTÉTICOS BINÁRIOS
3 regiões
monofásicas
3 regiões
bifásicas
Temperatura de
fusão
Transformação
eutética
13
DIAGRAMAS DE FASES
hipoeutético
eutético
hipereutético
14
DIAGRAMAS DE FASES
15
DIAGRAMAS DE FASES
1 – Material
totalmente líquido
2 – Fase sólida α e
líquido em equilíbrio
3 – Última fração de
líquido se solidifica
4 – Presença apenas
de fase sólida α
5 – Formação dos
primeiros cristais da
fase sólida β
6 – Existência das
fases sólidas α e β16
em equilíbrio
DIAGRAMAS DE FASES
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 β17
em equilíbrio
DIAGRAMAS DE FASES
O SISTEMA FERRO-CARBONO OU FERRO-CARBETO DE FERRO (Fe-Fe3C)
18
DIAGRAMAS DE FASES
•Base fundamental para estudo e entendimento dos materiais
estruturais mais utilizados em Metalurgia: os chamados
metais ferrosos.
•Pode-se classificar os metais ferrosos quanto ao teor de C
presente em dois grandes grupos de materiais metálicos:
Aços: ligas Fe-C com teores de C até 2,11% (nos aços ao C
comuns o teor de C normalmente vai até 1,0-1,2%)
Ferros Fundidos: ligas Fe-C com teores de C acima de
2,11% (na prática entre 2,5-4,5%)
19
DIAGRAMAS DE FASES
• 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 Fe3C
contendo 6,7% de C e estrutura cristalina ortorrômbica. Apresenta elevada dureza,
baixa resistência mecânica, 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.
20
DIAGRAMAS DE FASES
Hipoeutetóide
Eutetóide
Hipereutetóide
21
O sistema ferro-carbono
Ferro Fundido
Aço
Diagrama de fases Fe- Fe3C
eutético

eutetóide

LIGA EUTÉTICA:
EUTÉTICA:
 corresponde à liga de mais baixo de fusão

Líquido  austenita
austenita+
+ cementita
23
Desenvolvimento de
microestrutura em ligas ferrocarbono
a) Composição eutetóide
Perlita
Desenvolvimento de microestrutura
em ligas ferro-carbono
b) Ligas hipoeutetóides
Desenvolvimento de
microestrutura em ligas ferrocarbono
c) Ligas hipereutetóides
DIAGRAMAS DE FASES
Estabilidade de
Fases e
Equilíbrio
Equilíbrio Estável
Equilíbrio Metaestável
Equilíbrio Estável
Decomposição da Austenita
Aços
Equilíbrio Metaestável
Fases (ou microconstituintes) Estáveis
Microconstituintes Metaestáveis
Reações Martensítica ou Bainítica
Ferrita, Perlita e Cementita
Martensita e Bainita
27
DIAGRAMAS DE FASES
Ferros
Fundidos
Equilíbrio Estável
Equilíbrio Metastável
Fe-C
Fe-Fe3C
Solidificação de acordo
com o Equilíbrio Estável
Presença de C na forma livre (Grafita)
Solidificação de acordo com
o Equilíbrio Metaestável
Todo o C na forma combinada
(Carboneto de Ferro)
28
DIAGRAMAS DE FASES
Ferros Fundidos Cinzentos
(com grafita livre)
Fe-C
Ferros
Fundidos
Fe-Fe3C
Fe-C e Fe-Fe3C
Ferros Fundidos Brancos
Ferros Fundidos Mesclados
Ferros Fundidos Cinzentos
Grafita Lamelar
Ferros Fundidos
com grafita livre
Ferros Fundidos Nodulares
Grafita Esferoidal
Ferros Fundidos Vermiculares
Grafita Compacta
29