10. Transformações de fases
em metais e microestruturas
- Conceitos básicos
- Alterações microestruturais das ligas Fe-C e
propriedades (curvas Temperatura-TempoTransformação).
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Resfriamento fora do equilíbrio
EFEITOS DO NÃO-EQUILÍBRIO
 Ocorrências de fases ou transformações
em temperaturas diferentes daquela
prevista no diagrama
 Existência a temperatura ambiente de
fases que não aparecem no diagrama
 Cinética das transformações
equação de Arrhenius: r=A exp-Q/RT
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TRANSFORMAÇÕES DE FASE
COM DIFUSÃO
Sem variação no número e composição de fases
Ex: solidificação metal puro e transformação alotrópica
o Com variação no número e composição de fases
Ex: Transformação eutética, eutetóide...
o
SEM DIFUSÃO
o
Ocorre com formação de fase metaestável
Ex: transformação martensítica
A maioria das transformações de fase no estado sólido não ocorre
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instantaneamente, ou seja, são dependentes do tempo
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CURVAS TTT
 As curvas TTT estabelecem a temperatura e
o tempo em que ocorre uma determinada
transformação
 Só tem validade para transformações a
temperatura constante
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CURVAS TTT
início
final
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Ex 1: CURVA TTT PARA AÇO EUTETÓIDE
Temperatura de
austenitização
Martensita
-Como

+Fe3C

Perlita
a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente
(independente do tempo, por isso na curva TTT a mesma corresponde a uma reta).
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EX 2: CURVAS TTT PARA AÇO EUTETÓIDE COM
AS DUREZAS ESPECIFICADAS DAS MICROESTRUTURAS
Perlita grossa ~86-97HRB
Perlita fina ~20-30HRC
Troostita ~30-40HRC
Bainita superior ~40-45 HRC
Bainita inferior~50-60 HRC
Martensita 63-67 HRC
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Ex 3: ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO A TEMPERATURA
CONSTANTE, PARA UM AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS
MICROESTRUTURAS FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOS
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Ex 4: ALGUMAS CURVAS DE RESFRIAMENTO CONTÍNUO, PARA UM
AÇO EUTETÓIDE, E AS RESPECTIVAS MICROESTRUTURAS
FORMADAS PARA CADA UM DOS CASOS
A (FORNO)= Perlita grossa
B (AR)= Perlita + fina (+ dura
que a anterior)
C(AR SOPRADO)= Perlita +
fina que a anterior
D (ÓLEO)= Perlita +
martensita
E (ÁGUA)= Martensita
No resfriamento contínuo, as curvas TTT deslocam-se um pouco
para a direita e para baixo
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Ex 5: CURVAS TTT E MICROESTRUTURAS PARA
AÇOS HIPOEUTETÓIDE E HIPEREUTETÓIDE
0,35% C
0,9 %C
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MICROESTRUTURAS RESULTANTES DO
RESFRIAMENTO RÁPIDO

MARTENSITA
-
A martensita se forma quando o
resfriamento for rápido o
suficiente de forma a evitar a
difusão do carbono, ficando o
mesmo retido em solução. Como
conseqüência disso, ocorre a
transformação polimórfica
mostrada ao lado.
Como a martensita não envolve
difusão, a sua formação ocorre
instantaneamente (independente
do tempo).
-
AUSTENITA
Cúbico
de face centrada
TRANSFORMAÇÃO
ALOTRÓPICA COM
AUMENTO DE VOLUME,
que leva à concentração de tensões
MARTENSITA
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MICROESTRUTURAS RESULTANTES DO
RESFRIAMENTO RÁPIDO

MARTENSITA
- É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por difusão)
-Microestrutura em forma de agulhas
- É dura e frágil (dureza: 63-67 Rc)
- Tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase metaestável, por isso não aparece no
diagrama)
Na martensita todo o carbono permanece intersticial, formando uma solução sólida de de
Ferro supersaturada com Carbono, que é capaz transformar-se em outras estruturas, por
difusão, quando aquecida.

MARTENSITA REVENIDA
- É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita)
- A dureza cai
- Os carbonetos precipitam
- Forma de agulhas escuras
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MARTENSITA (dureza: 63-67 Rc)
Martensita no titânio
Martensita nos aços
A transf. Martensítica
ocorre c/ aumento de
volume
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MARTENSITA REVENIDA
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Fotomicrografia de uma liga de memória de forma
(69%Cu-26%Zn-5%Al), mostrando as agulhas de
martensita numa matriz de austenita
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PERLITA
FERRITA
Perlita fina:
20-30 Rc
Perlita grossa:
86-97 RB
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MICROESTRUTURAS RESULTANTES DO
RESFRIAMENTO FORA DAS CONDIÇÕES DE
EQUILÍBRIO
BAINITA
- Ocorre a uma temperatura inferior a do joelho
- Forma de agulhas, contendo ferrita e cementita, que só
podem ser vista com microscópio eletrônico
Dureza: bainita superior 40-45 Rc e bainita acidular 50-60 Rc
 ESFEROIDITA
- É obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetóide) da
perlita ou bainita, durante um tempo bastante longo
 TROOSTITA

- os carbonetos precipitam de forma globular (forma escura)
- Tem baixa dureza (30-40 Rc)
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Microestrutura da Bainita contendo
finíssimas agulhas das fases
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TRANSFORMAÇÕES
AUSTENITA
Resf. lento
Perlita
( + Fe3C) + a
fase
próeutetóide
Resf. moderado
Bainita
( + Fe3C)
Resf. Rápido
(Têmpera)
Martensita
(fase tetragonal)
reaquecimento
Ferrita ou cementita
Martensita
Revenida
( + Fe3C)
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FATORES QUE AFETAM A POSIÇÃO DAS
CURVAS TTT NOS AÇOS
 Teor de carbono
 Tamanho do grão da austenita
 Composição química (elementos de
liga)
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TEOR DE CARBONO
 Quanto menor o teor de carbono
(abaixo do eutetóide) mais difícil de
se obter estrutura martensítica
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE
LIGA
Quanto maior o teor e o número dos elementos de
liga, mais numerosas e complexas são as
reações

Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto)
deslocam as curvas para a direita, retardando as
transformações

Facilitam a formação da martensita
*** Conseqüência: em determinados aços pode-se obter martensita
mesmo com resfriamento lento
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EFEITO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS
DE LIGA NAS CURVAS TTT
AISI 1335
AISI 5140
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Mesmo teor de carbono mas com diferentes elementos de liga
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE
LIGA
AISI 4340
neste aço é possível obter bainita por
resfriamento contínuo
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA/ELEMENTOS DE
LIGA
AISI 1321 cementado as linhas Mi e Mf são
abaixadas.

Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter
austenita residual a temperatura ambiente.
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TAMANHO DE GRÃO DA AUSTENITA
Quanto maior o tamanho de grão mais para a direita
deslocam-se as curvas TTT

Tamanho de grão grande dificulta a formação da
perlita, já que a mesma inicia-se no contorno de
grão

Então, tamanho de grão grande favorece a formação
da martensita
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TAMANHO DE GRÃO DA AUSTENITA
No entanto deve-se evitar tamanho de grão da
austenita muito grande porque:
Diminui a tenacidade
 Gera tensões residuais
 É mais fácil de empenar
 É mais fácil de ocorrer fissuras

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HOMOGENEIDADE DA AUSTENITA
Quanto homogênea a austenita mais para a direita
deslocam-se as curvas TTT

Os carbonetos residuais ou regiões ricas em C
atuam como núcleos para a formação da perlita

Então, uma maior homogeneidade favorece a
formação da martensita
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TRATAMENTOS TÉRMICOS E
CONTROLE DA MICROESTRUTURA
Finalidade:
Alterar as microestruturas e como
consequência as propriedades mecânicas
das ligas metálicas
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OBJETIVOS DOS TRATAMENTOS
TÉRMICOS
- Remoção de tensões internas
- Aumento ou diminuição da dureza
- Aumento da resistência mecânica
- Melhora da ductilidade
- Melhora da usinabilidade
- Melhora da resistência ao desgaste
- Melhora da resistência à corrosão
- Melhora da resistência ao calor
- Melhora das propriedades elétricas e magnéticas
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PRINCIPAIS TRATAMENTOS
TÉRMICOS DOS AÇOS
 Recozimento
 Normalização
 Têmpera e revenido
 Coalescimento ou esferoidização
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RECOZIMENTO
 Objetivos:
- Remoção de tensões internas devido aos
tratamentos mecânicos
- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade
- Alterar as propriedades mecânicas como a
resistência e ductilidade
- Ajustar o tamanho de grão
- Melhorar as propriedades elétricas e magnéticas
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- Produzir uma microestrutura definida
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NORMALIZAÇÃO
Objetivos:
 Refinar o grão
 Melhorar a uniformidade da microestrutra
*** É usada antes da têmpera e revenido
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TÊMPERA E REVENIDO
Objetivos:
 Obter estrutura matensítica que promove:
- Aumento na dureza
- Aumento na resistência à tração
- redução na tenacidade
*** A têmpera gera tensões  deve-se fazer
revenido posteriormente
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REVENIDO
*** Sempre acompanha a têmpera
Objetivos:
- Alivia ou remove tensões
- Corrige a dureza e a fragilidade,
aumentando a dureza e a tenacidade
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ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO
 Objetivo
Produção de uma estrutura globular ou esferoidal
de carbonetos no aço
 melhora a usinabilidade, especialmente
dos aços alto carbono
 facilita a deformação a frio
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