Docsity
Docsity

Prepare-se para as provas
Prepare-se para as provas

Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity


Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos para baixar

Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium


Guias e Dicas
Guias e Dicas

Sistema Ferro-Carbono, Notas de estudo de Engenharia Naval

sistema ferro carbono icm

Tipologia: Notas de estudo

2010

Compartilhado em 04/12/2010

samara-pimy-6
samara-pimy-6 🇧🇷

4.6

(55)

87 documentos

Pré-visualização parcial do texto

Baixe Sistema Ferro-Carbono e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Naval, somente na Docsity! >» CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE O SISTEMA FERRO-CARBONO Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlãc Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão Conceitos Básicos Componente: são metais puros e/ou compostos que compõem uma liga. Por exemplo, em um latão cobre-zinco, os componentes são o cobre (Cu) e o zinco (Zn). Solvente: é o elemento ou composto que está presente em maior quantidade (concentração). Também chamado de átomos hospedeiros. Soluto: é o elemento ou composto que está em menor concentração. Limite de solubilidade: é a concentração máxima, em uma dada temperatura, de átomos de soluto que pode se dissolver no solvente para formar uma solução sólida. Solução sólida: está solução se forma quando, à medida que os átomos do soluto são adicionados ao material hospedeiro (solvente), a estrutura cristalina é mantida, e nenhuma nova estrutura é formada. Fase: é uma porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes. Exemplo: xarope água-açúcar e açúcar sólido. Sistema: (1) é um corpo especifico de material que está sendo considerado. (2) é uma série de possíveis ligas que consistem nos mesmos componentes. Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão DIAGRAMA DE FASES FERRO/CARBETO DE FERRO Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão • Mistura eutética, do grego eutektos, "facilmente fundida", é uma mistura de 2 ou mais sólidos, (como uma liga metálica), na qual o ponto de fusão é o mais baixo possível, e todos seus constituintes cristalizam simultaneamente a partir do líquido. • Uma das misturas eutéticas mais conhecida é a solda para componentes eletrônicos, feita de estanho e chumbo onde o ponto de fusão desta é menor que o de seus componentes isolados (183 °C, contra 232 °C e 327 °C, respectivamente), e sendo, por isso, chamado ponto eutético. • Há também outras misturas eutéticas usadas em metalurgia, mesmo não-metálicas (para formar escória) e na indústria do vidro (na qual os componentes acrescentados, como o carbonato de sódio, são chamados “fundentes"). Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão • Um aço eutetóide tem 0,77% de carbono e na sua estrutura granular tem somente perlita Um aço eutético é uma liga c/ 4,3% de carbono Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão Região peritética • Transformações peritéticas também são semelhantes às reações eutéticas. Aqui, uma das fases líquida e sólida de proporções fixas reagem a uma temperatura fixa e produzem uma única fase sólida. Dado que as formas sólido produzidas na interface entre os dois reagentes, eles podem formar uma barreira de difusão e, geralmente, provocam tais reações para continuar muito mais lentamente do que as transformações eutética ou eutetóide. Devido a isso, quando uma composição peritética solidifica não mostram a estrutura lamelar, que encontra-se com a solidificação eutética. • Tal transformação existe no sistema ferro-carbono, como visto perto do canto superior esquerdo da figura. Assemelha-se a um eutético invertido, com a fase δ combinando com o líquido para produzir austenita pura em 1495 ° C (2723 ° F) e 0,17% de carbono • Líquido + sólido α → sólido β Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão Diagrama de equilíbrio Fe-C • Ponto S: eutetóide - Aço • Ponto C:– eutético - ferro fundido • Ferrita: ferro comercialmente puro (C < 0,008%), pouco resistente, mole e dúctil • Fe3C carboneto de ferro - 6,7% C • Aço hipoeutetóide 0,008 - 0,77% C • Aço hipereutetóide 0,77 - 2,11%C • Fe Fundido hipoeutético 2,11-4,3%C • Fe Fundido hipereutético > 4,3%C Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão Diagrama de equilíbrio Fe-C Fe3C, Fe e grafita (carbono na forma lamelar) • Austenita: solução sólida de C no Fe gama. Boa resistência e apreciável tenacidade • Cementita: Carbono na forma Fe3C (carboneto de ferro, 6,7% de C). Muito duro. Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão 15 MICROESTRUTURA DOS AÇOS BAIXO TEOR DE CARBONO Ferrita Perlita AÇO COM ~0,2%C Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão 16 MICROESTRUTURA DOS AÇOS MÉDIO TEOR DE CARBONO RESFRIADOS LENTAMENTE Ferrita Perlita AÇO COM ~ 0,45%C Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão FERRITA 90x AUSTENITA 325x 1100 1000 900 800 Í Temperatura (ºC) 700 + 600 FegC=Z Dl a Eutetóide 500 a + esc 400 | | Perlita ES o «a Proeutetóide EO Co Composição (%p C) Introdução à Ciência dos Materiais 2,0 >» CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE AÇOS HIPOEUTETÓIDE Prof. Carlãc Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão AÇOS HIPOEUTETÓIDE AISI 1038 , 635X Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão Aço 1020 Aço 1045 Aço 1070 Ferrita + perlita Perlita Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão 25 MICROESTRUTURAS /HIPOEUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio Teor de Carbono = 0,002- 0,76 % Estrutura Ferrita + Perlita As quantidades de ferrita e perlita variam conforme a % de carbono. Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão 26 MICROESTRUTURAS /HIPEREUTETÓIDE Supondo resfriamento lento para manter o equilíbrio • Teor de Carbono = 0,76 - 2,11% • Estrutura Cementita + Perlita • As quantidades de cementita e perlita variam conforme a % de carbono. Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão PROPRIEDADES MICROESTRUTURAIS • FERRITA (Fe-α) – dúctil, baixa resistência mecânica, macia. • AUSTENITA (Fe-γ) - média resistência mecânica, média ductilidade, média dureza. • CEMENTITA (Fe3C) - dura, resistente. • PERLITA (Fe-α + Fe3C) – alta resistência mecânica, dureza, baixa ductilidade. 88% ferrita, 12% cementita Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão FERRÍTICO • Possuem boas propriedades físicas e mecânicas e são efetivamente resistentes à corrosão atmosférica e a soluções fortemente oxidantes. • São ferromagnéticos. • As aplicações principais são aquelas que exigem boa resistência à corrosão, ótima aparência superficial e requisitos mecânicos moderados. • Apresentam, tendência ao crescimento de grão após soldagem, particularmente para seções de grande espessura, experimentando certas formas de fragilidade. FERRÍTICO - Microestroutura típica. Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlãc Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão AUSTENÍTICOS • Não endurecível por esfriamento rápido de alta temperatura porém, é endurecível  por trabalho a frio. •  Como tem boa característica inoxidável, muito usado em peças que necessitem de  resistência à corrosão ou em equipamentos químicos. •  Usado também como resistente ao calor devido a boa resistência a oxidação e  amolecimento em altas temperaturas. •  Requer atenção no que diz respeito ao aquecimento excessivo devido ao não  refinamento de grão por tratamento térmico. •  Na condição solubilizado, a maioria não são magnéticos, porém no trabalho a frio,  além de aumentar a dureza obtém-se leve sensibilidade magnética. •  No caso do AISI 304, no aquecimento acima de 600ºC, tende a ocorrer corrosão  no contorno de grão. Logo, para estas aplicações, sugere-se os aços com baixos  teores Carbono (AFP 304L, AFP 316L). MuUEzo AUSTENÍTICO Composições químicas de aços inoxidáveis austeníticos (cf. W.F. Smith, "Structure and properties of engineering alloys", 2nd edition, 1993, Mc Graw Hill International Editions, tab. 7-6, pág. 313) Designação c Cr Ni Mn Mo Outros 301 AISI <0,15 17 7 302 AISI <0,15 18 9 304 AIS| <0,08 19 9 304L AIS] <0,03 19 10 309 AISI <0,20 23| 135 310 AIS] <0,25 25| 20,5 316 AISI < 0,08 17 12 25 316L AISI <0,03 17 12 25 321 AISI < 0,08 18) 10,5 Ti=5xC 347 AISI <0,08 18 1 Nb=10xC 201 AISI <0,15 17 4,5 6 202 AIS| <0,15 18 5| 875 Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlãc MuUEzo AUSTENÍTICO Figura 6 - Aço inoxidável austenitico ABNT 304 - Microestrutura tpica. Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlãc Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão MARTENSÍTICO • Estes aços, após resfriamento rápido de alta temperatura, mostram uma estrutura caracterizando alta dureza e fragilidade, denominada Martensítica. • Contém de 12 a 17% de Cromo e O, l a O, 5% de carbono (em certos casos até 1% de carbono) e podem atingir diversos graus de dureza pela variação das condições de aquecimento e resfriamento (tratamento térmico). • São dificilmente atacados pela corrosão atmosférica no estado temperado e se destacam pela dureza. • São ferromagnéticos. • Apresentam trabalhabilidade inferior as demais classes e soldabilidade pior, especialmente com carbono mais elevado, devido a formação de martensita no resfriamento. Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão CEMENTITA • Cementita ou carboneto de ferro (Fe3C) e estrutura em forma de cristal ortorrômbico. • Contém 6,67% de carbono e 93,33% de ferro. • É um material duro e quebradiço e, apesar de ser comumente classificado como cerâmica em sua forma pura, é mais utilizado na metalurgia. • É formado diretamente pelo derretimento do ferro fundido branco. • É um composto intermetálico com baixa velocidade de decomposição em ferro α. Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão MICRO CONSTI- TUINTE DUREZA BRINELL LRT/ MPa ALONG. EM 2” % α PERLITA Fe3C 90 250-300 650 350 850 30 40 10 0 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MICROCONSTITUINTES DOS AÇOS Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão EFEITO DO TEOR DE CARBONO %C σE MPa LTR MPa ALONG EM 2” DUREZA BRINELL 0,01 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 125 250 310 350 365 365 360 350 285 415 525 670 805 755 715 695 47 37 30 23 15 22 24 19 90 115 145 190 220 195 200 215 Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão EFEITO DE ELEMENTOS DE LIGA Tipo de Aço SAE AISI 10XX C 10xX Aços-carbono comuns TIXX Cx Aços de usinagem (ou corte) fácil, com alto S 13XX 13XX Aços-manganês com 1,75% de Mn 23XX XX Aços-niquel com 3,5% de Ni 25XX 25XX Aços-níquel com 5,0% de Ni 31XX 31XX Aços-níquel-cromo com 1,25% de Ni e 0,65% de Cr 33XX E 33XX Agos-níquel-cromo com 3,50% de Ni e 1,57% de Cr 303XX — Aços resistentes à corrosão e ao calor ao Ni-Cr 40XX 40XX Aços-molibdênio com 0,25% de Mo 41XX 41XX Aços-cromo-molibdênio com 0,50% ou 0,95% de Cr e 0,12%, 0,20% ou 0,25% de Mo 43XX 43XX Aços-níquel-cromo-molibdênio, com 1,82% de Ni, 0,50% ou 0,80% de Cr e 0,25% de Mo 46KX 46XX Aços-níquel-molibdênio com 1,57% ou 1,82 de Ni e 0,20 ou 0,25% de Mo 4IXX 47XX Aços-níquel-cromo-molibdênio com 1,05%, de Ni, 0,45% de Cr e 0,20% de Mo 48XX 48XX Aços-níquel-molibdênio com 3,50%, de Ni e 0,25% de Mo "SOXX SOXX Aços-cromo com 0,27%, 0,40% ou 0,50% de Cr SIXX SIXX Açgos-cromo com 0,80% a 1,05% de Cr SOIXX — Aços de baixo cromo para rolamentos, com 0,50% de Cr SIX ESLIXX Aços de médio cromo para rolamentos, com 1,02% de Cr S2IXX ES21XX Aços de alto cromo para rolamentos, com 1,45% de Cr 514XX — Aços resistentes à corrosão e ao calor ao Cr 515XX — Aços resistentes à corrosão c ao calor ao Cr 61XX 61XX Aços-cromo-vanádio com 0,80%, ou 0,95%, de Cr e 0,10%. ou 0,15% de V (min) B6XX B6XX Aços-níquel-cromo-molibdênio com 0,55% de Ni, 0,50%, ou 0,65% de Cr e 0,20% de Mo 87XX 87XX Aços-níquel-cromo-molibdênio com 0,55% de Ni, 0,50%, de Cr e 0,25% de Mo 92XX 92XX Aços-silício-manganês com 0,65%, 0,82%, 0,85% ou 0,87%, de Mn, 1,40 ou 2,00%, de Si e 0%, 0,17%, 0,32% ou 0,65% de Cr 93XX 93XX Aços-níquel-cromo-molibdênio com 3,25% de Ni, 1,20%, de Cr e 0,12% de Mo 98% 98XX Aços-niquel-cromo-molibdênio com 1,00% de Ni, 0,80%, de Cr e 0,25% de Mo 950 — Aços de baixo teor em liga e alta resistência XKXBSX XXBXX Aços-boro com 0,0005% de B min. XKKLKX CXXLXX Aços-chumbo com 0,15%, — 0,35%, de Pb NQUEZO CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE Introdução à Ciencia uus materiais Prof. Carlãc Introdução à Ciência dos Materiais Prof. Carlão Perguntas 1. Qual a classificação dos aços quanto o teor de carbono? 2. Quais as microestruturas encontradas no diagrama Fe- C? 3. Qual a diferença de um aço para um ferro fundido? 4. Para os aços eutetóide, hipoeutetóide e hipereutetóide, aquecido até 1200ºC, ao serem resfriados lentamente qual a fase que se obtém?
Docsity logo



Copyright © 2024 Ladybird Srl - Via Leonardo da Vinci 16, 10126, Torino, Italy - VAT 10816460017 - All rights reserved