O documento discute as transformações de fase no estado sólido, incluindo difusão, transformações isotérmicas e atérmicas. É descrito o processo de transformação eutetóide ferro-carbono e como varia entre aços hipoeutetóides, hipereutetóides e eutetóides. Morfologias como ferrita, perlita e cementita são discutidas em detalhes para cada tipo de aço.
2. DIFUSÃO
• É o fenômeno de transporte de material pelo
movimento de átomos.
• Influenciam:
– Temperatura
– Espécie
• Exemplo:
– Interdifusão
3. TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
Resfriamento, 13,2ºC
Estanho branco (beta) Estanho cinza (alfa)
27% de aumento do
volume
4. • Tipos de transformação em estado sólido:
– Transformações isotérmicas;
– Transformações atérmicas.
• Transformação Isotérmica - Crescimento Isotérmico:
– Energia térmica (cinética) dos átomos em conjunto;
– Átomos agitados migram por difusão;
– As fases mais estáveis acumulam outros átomos por
combinação.
– A difusão de átomos no estado sólido pode gerar a
formação de diferentes constituintes químicos em uma
liga.
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
5. TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
Um aço carbono
hipereutetóide com uma
composição de 1,2% em
peso de C (1.18C-0.19Si-
0.25Mn,% em peso)
6. TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
Um aço carbono
hipereutetóide com uma
composição de 1,2% em
peso de C (1.18C-0.19Si-
0.25Mn,% em peso)
7. TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
• Tipos de transformações isotérmicas:
– Reações controladas por interface;
– Reações contínuas ou descontínuas com transporte de
longa distância.
8. TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
• Tipos de reações de separação de fases:
– Reações invariantes
• Produz duas novas fases que ambos têm estruturas
cristalinas distintas da fase-mãe original.
– Reações descontínuas.
• Na precipitação descontínua, uma nova segunda fase é
produzida, mas, após a reação, a matriz tem a mesma
estrutura cristalina.
Estes dois tipos de reações, produz uma nova estrutura
de duas fases a partir de uma matriz inicial monofásico.
9. • Reações Invariantes:
– Reação eutetóide ferro-carbono
– As reações eutetóides e eutéticas são ambos
transformações invariantes, mas difusão em sólidos
durante a reação de um eutetóide é muito menor do que
nos líquidos. Portanto, em situações práticas de
transformação de não equilíbrio pode ser ainda mais
importante nas reações de estado sólido eutetóides do
que na reação eutética sólido-líquido.
A estrutura alternada de plaquetas de perlita significa que cada átomo de
carbono tem uma curta distância a percorrer do que seria se tivesse que
formar esferóides dispersos.
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
10. • Proeutetóide do hipoeutetóide e o Proeutetóide do
hipereutetóide.
– Morfologia semelhança – formação de cementita ou ferrita ao
longo do contorno de grão.
– Técnicas Metalografia light-microscópio, Microscopia eletrônica e
Contraste de cor metalográfia
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
11. • A uma temperatura elevada imediatamente abaixo da isotérmica
eutetóide (A1), a taxa de nucleação da perlita é baixa, mas cresce
facilmente a uma temperatura elevada. Assim, formam grandes
colónias de perlita.
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
• Como a temperatura diminui na direção
do nariz da curva de TI, as taxas de
crescimento diminuir, mas as taxas de
nucleação aumentam.
• Nestas pequenas colónias de perlita,
pode ser difícil de descobrir a estrutura
lamelar interna muito fina com um
microscópio de luz. Neste caso, a
microscopia electrónica seria necessária
para se descobrir a estrutura de perlita.
12. • Aços Hipoeutetóides:
– As morfologias das misturas ferrita-cementita podem ser bastante
variadas em aços hipoeuteóide;
– A morfologia da fase proeutetóide (ferrita) em aços hipoeutetóide
pode ser bastante variada;
– A nucleação de perlita inicia na interface entre a ferrita e austenita,
altura em que o crescimento da ferrita proeutetóide pára;
– A fração em volume de ferrita proeutetóide diminui à medida que a
temperatura de transformação é reduzida abaixo de A1 e é 0 perto
do nariz da curva de TI.
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
13. • Aços Hipoeutetóides -- morfologia proeutetóide:
– Zonas maciças de ferrita geralmente estão presentes apenas após a
transformação completa a temperaturas elevadas;
– Quando a ferrita se forma com uma morfologia Windmanstatten,
pode aparecer uma ferrita com uma forma de grãos acicular;
– Morfologias Widmanstätten da ferrita proeutetóide são observadas
após a transformação completa sobre apenas uma gama limitada
de teores de carbono e temperaturas de transformação, que são
mais frequentes em aços de granulação grossa.
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
14. • Aços Hipoeutetóides -- morfologia proeutetóide:
– Quando a transformação isotérmica ocorre a temperaturas mais
baixas, a quantidade de ferrita proeutetóide é reduzida, e assim, há
menos carbono em excesso.
– Após a formação de ferrita o carbono vai para a austenita restante.
Neste caso, a austenita restante pode não ser suficientemente
enriquecido com carbono adicional para atingir a composição
eutetóide para a formação de perlita. Portanto, a morfologia da
perlita em aços hipoeutetóides pode ser mais irregular ou variável
no que diz respeito à sua morfologia clássica.
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
15. • Aços Hipoeutetóides :
– Por exemplo, a figura mostra uma perlita em aço de 0,6% de C.
– Só algumas regiões têm a aparência lamelar, enquanto placas
curtas ou partículas globulares de cementita aparecer em outras
regiões.
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
16. • Aços Hipereutetóides :
– A fase proeutetóide em aço carbono hipereutetóide é a cementita,
que forma ao longo dos contornos de grão da austenita;
– Formas não comuns de perlita não se desenvolvem em aços
hipereutetóide, porque o teor de carbono de transformação da
austenita permanece alta.
TRANSFORMAÇÃO DE FASE NO
ESTADO SÓLIDO
17. Bibliografia
• Physical Metallurgy Concepts in Interpretation of
Microstructures;
• Princípios de Metalurgia Física, Robert E. Reed – Hill;
• Ciência e Engenharia de Materiais, Callister.
