MET I - 1 - alunos - b

(1)

3.2. Diagrama Fe-C. CL … transformada ... Austenita (γ) se transforma em perlita (composto* eutetóide) 210 3.2. Diagrama Fe-C. Mais do mesmo...

a) Nucleação e crescimento da ferrita (Fe-α) nos contornos de grão da austenita (Fe-γ)

b) Crescimento da ferrita (Fe- α)

c) Crescimento de perlita a partir da austenita residual d) Microestrutura de um aço 0,4% C resfriado lentamente.

CL 211 3.2. Diagrama Fe-C. CL 212 3.2. Diagrama Fe-C. CL 213

(2)

3.2. Diagrama Fe-C. CL Austenita (γ) AÇOS HIPEREUTETÓIDES 216 3.2. Diagrama Fe-C. CL Cementita (Fe3C) pró-eutetóide nucleia AÇOS HIPEREUTETÓIDES 217 3.2. Diagrama Fe-C. CL Cementita (Fe3C) pró-eutetóide cresce, Austenita (γ) empobrece em C AÇOS HIPEREUTETÓIDES 218 3.2. Diagrama Fe-C. CL Austenita (γ) atinge a composição eutetóide AÇOS HIPEREUTETÓIDES 219 3.2. Diagrama Fe-C. CL forma PERLITA AÇOS HIPEREUTETÓIDES 220 3.2. Diagrama Fe-C. CL … transformando ... Austenita (γ) com composição eutetóide 221

(3)

3.2. Diagrama Fe-C. CL … transformando ... Cementita (Fe3C) pró-eutetóide nucleia Austenita (γ) com composição eutetóide 222 3.2. Diagrama Fe-C. CL … transformando ... Cementita (Fe3C) pró-eutetóide nucleia Cementita (Fe3C) pró-eutetóide cresce, Austenita (γ) empobrece em C Austenita (γ) com composição eutetóide 223 3.2. Diagrama Fe-C. CL … transformando ... Cementita (Fe3C) pró-eutetóide nucleia Cementita (Fe3C) pró-eutetóide cresce, Austenita (γ) empobrece em C Austenita (γ) atinge a composição eutetóide Austenita (γ) com composição eutetóide 224 3.2. Diagrama Fe-C. CL forma PERLITA … transformada ... Austenita (γ) com composição eutetóide Cementita (Fe3C) pró-eutetóide nucleia Cementita (Fe3C) pró-eutetóide cresce, Austenita (γ) empobrece em C Austenita (γ) atinge a composição eutetóide 225

(4)

Exercícios nº 3.

1. Defina as seguintes reações: Eutética, eutetóide e peritetóide. Escreva as reações e suas temperaturas.

2. O que é ferrita proeutetóide?

3. Sabendo-se que a densidade da Fe3C é 7,66Mg/m3_{e da ferrita é 7,87Mg/m}3_{calcule a} densidade da perlita.

4. Defina ferrita, cementita, perlita e austenita.

5. Seria correto chamar de diagrama Fe-Cementita? Porquê?

6. a) É sabido que na fabricação do aço temos elementos químicos residuais (S, P, Mn, Si...). Supondo que um aço seja composto apenas de C e Fe, diga qual seria o teor de Fe dos seguintes aços:

1020: 1040: 1077:

b) diga quais os principais elementos de liga e o teor de Carbono: 8620: 4140: 1050: CL 228 Exercícios nº 3.

7. No espaço abaixo, desenhe as fases microestruturais e cite os nomes destas fases para:

a) SAE 1020: b) SAE 1040: c) SAE1080:

d) SAE 1008: d) SAE 1030: e) SAE 1090:

CL

229

8. Utilizando os diagramas Fe-C (figuras abaixo). Nos quadrados em branco, desenhe a microestrutura esperada. Coloque o nome de cada um dos constituintes e/ou das fases formadas completando os textos faltantes.

CL

230

CL

231

CL

232

11. Com base no diagrama Fe-C (figura abaixo). Para uma liga contendo 99,60%Fe, determine (aproximadamente): (a) a temperatura liquidus; (b) a temperatura sólidus; (c) a composição de cada fase em 1000o_{C, 750ºC e 720ºC; e (d) a quantidade de cada fase e/ou constituinte}

em 1000o_{C, 750ºC e 720ºC.}

CL

(5)

Exercícios nº 3. 12. (Petrobras 2006): 13. (Petrobras 2010): CL 234 Exercícios nº 3. 14. (BR Dist 2008): 15. (BR Dist 2010): CL 235 Exercícios nº 3. 16. (PETROBRAS 2008): CL 236 Exercícios nº 3. 17. (BR DIST 2011): 18. (Petrobras 2012 INS) CL 237 Exercícios nº 3. 19. (Petrobras 2010): Exercícios nº 3. 20. (Petrobras 2011):

(6)

Exercícios nº 3. 21. (Petrobras 2011ins): 22. (Petrobras 2012ins): CL 240 Exercícios nº 3. 23. (Petrobras 2012ins): 24. (Petrobras 2012ins): CL 241 Exercícios nº 3. 25. (Petrobras 2012 MEC: 26. (Petrobras 2010): CL 242 Exercícios nº 3. 27. (Transpetro 2012): CL 243

4.1. Classificação dos FoFos Conforme a norma ABNT. Ferro fundido cinzento:

FC-XXX (2 letras e um número de 3 dígitos) FC: ferro fundido cinzento.

XXX: resistência a tração em MPa.

Ex.: FC-400 – ferro fundido cinzento com resistência a tração de 400MPa.

Ferro fundido nodular:

FE-XXXYY (2 letras e um número de 5 dígitos) FE: ferro fundido nodular.

XXX: resistência a tração em MPa. YY: percentual de alongamento.

Ex.: FE-42012 – ferro fundido nodular com resistência a tração de

420MPa, e alongamento de 12%; CL

4 - Ferros Fundidos e suas formações

244

4.1. Classificação dos FoFos Conforme a norma ABNT. Ferro fundido maleável de núcleo preto: FMP-XXXYY (3 letras e um número de 5 dígitos) FMP: ferro fundido maleável de núcleo preto. XXX: resistência a tração em MPa.

YY: percentual de alongamento.

Ex.: FMP-35012 – ferro fundido maleável de núcleo preto com resistência a tração de 350MPa, e alongamento de 12%.

Ferro fundido maleável de núcleo branco: FMBS-XXXYY (4 letras e um número de 5 dígitos) FMBS: ferro fundido maleável de núcleo branco; XXX: resistência a tração em MPa;

YY: percentual de alongamento;

Ex.: FMPS-38012 – ferro fundido maleável de núcleo branco com resistência a tração de 380MPa, e alongamento de 12%;

CL

(7)

4.2. Ferro Fundido, generalidades.

Ligas ternárias de Ferro, Carbono (2 a 4%) e Silício (1 a 3%). Em ambas as formas, os ferros fundidos apresentam ductilidade insuficiente para operações de ___________________. Deste modo, os componentes fabricados em ferros fundidos só podem ser obtidos pelos processos de fundição. Outra caraterística relevante nos FoFos é a sua relativa facilidade de fusão, quando comparado aos aços. No estado bruto de fundição, suas propriedades mecânicas são definidas pela microestrutura, mais precisamente, pela forma em que o carbono encontra-se combinado:

Na forma de ____________apresenta dureza baixa, baixa resistência mecânica e boa usinabilidade;

Na forma de___________, apresenta dureza elevada, alta resistência

mecânica e ao desgaste e baixa tenacidade. CL

4 - Ferros Fundidos e suas formações

246

O

_______é (depois do C) o elemento mais importante dos

FºFºs;

O Si reduz a estabilidade da_____, e dessa forma favorece a

decomposição da Cementita em Ferrita e Grafita;

O___________dificulta a decomposição da Cementita.

Em

teores elevados poderia anular o Si e resultaria em FºFº Branco;

O papel fundamental do_______e neutralizar o

_______;

CL

247

Os ferros fundidos são classificados de acordo com a forma em que o carbono se apresenta na microestrutura:

FoFo_____________– microestrutura em que todo o C está na forma de______________(_______);

FoFo__________– microestruturaem que a maior parte do C está na forma de_______de grafita;

FoFo________ou ferro fundido dúctil – microestrutura em que a maior parte do C está na forma______________de grafita (esferoidal);

FoFo vermicular – microestrutura em que a maior parte do C está na forma de grafita vermicular, que é uma forma de “______________”, _____________________entre a grafita em veios e a em nódulos.

CL

248

CL

249

(8)

4.2. Ferro Fundido, generalidades. Carbono conduz eletricidade?

CL O que está ocorrendo aqui??????

252

O________conduz eletricidade em razão do arranjo espacial de seus átomos. CL O que está ocorrendo aqui?????? 253

CL

254

CL O que está ocorrendo aqui??????

255

CL

256

CL

(9)

4.3. Ferro Fundido Branco.

CL

4 - Ferros Fundidos e suas formações

258

Os ferros fundidos brancos tem_________e elevadíssima resistência ao desgaste. Porém, tem_____________________.

Efeito dos elementos deliga principais: • Mn - estabiliza a cementita;

• Ni - endurecimento por solução sólida, aumenta temperabilidade; • Cr, Mo - formadores de carbonetos que aumentam a resistência ao

desgaste.

Nos FoFos Brancos, as condições de solidificação e processamento são de tal maneira que______________________, prevalecendo o equilíbrio metaestável com a cementita.

O estudo da solidificação dos ferros fundidos sem grafita (ferros fundidos brancos) é realizado com o auxílio do diagrama metaestável Fe-Fe₃C e a dos ferros fundidos contendo grafita com o diagrama estável Fe-C:

CL

259

Os ferros fundidos brancos tem__________e elevadíssima

resistência ao desgaste. Porém, tem__________________

_______.

Neles, as condições de solidificação e processamento são

de tal maneira que ________________________________,

prevalecendo o equilíbrio metaestável com a cementita.

O estudo da solidificação dos ferros fundidos sem grafita

(ferros fundidos brancos) é realizado com o auxílio do

diagrama metaestável Fe-Fe

₃

C e a dos ferros fundidos

contendo grafita com o diagrama estável Fe-C:

CL

260

CL

L + austenita

261

Concentração de C no Líquido

(10)

CL

264

CL

L

265

CL

266

%C = 4,3

O líquido vai se______________________, até atingir a composição do líquido______e nesse ponto, ocorre o crescimento cooperativo de austenita e cementita, em um constituinte eutético chamado

_____________________.

CL

267

CL

268

CL FORMAÇÃO DA LEDEBURITA: A nucleação da placa de cementita ocorre entre as dendritas de austenita. Esta nucleação causa a nucleação de placas paralelas de austenita. Numa ______________da reação a austenita e a cementita começam a crescer de forma ______________, com morfologia de bastões.

(11)

CL As dendritas de austenita se

transformam em perlita. A ledeburita transformada, entre as dendritas, é composta por cementita (branca) e perlita (pequenos pontos escuros). Nital.

270

FoFo branco hipoeutético resfriado rapidamente durante a solidificação. Espaçamento interdendrítico reduzido. Ataque picral.

CL

271

CL

T = 1130°c

%C = 4,3

272

CL

T = 1130°c

%C = 4,3

273

4.3. Ferro Fundido Branco. 4.3. Ferro Fundido Branco.

Ledeburita transformada da região eutética de um ferro fundido branco.

(12)

Permanece a _____________da FORMAÇÃO DA LEDEBURITA: a austenita e a cementita começam a crescer de forma cooperativa, com morfologia de bastões.

CL

276

CL

L + Cementita

277

CL

L + Cementita

278

CL

Agulhas de Cementita + ledeburita (Cementita + austenita)

279

CL Agulhas de Cementita + ledeburita (Cementita + perlita) 280 CL 4.3. Ferro Fundido Branco.

Fofo branco hipoeutético. Longas cementitas em uma matriz Ledeburítica. Picral.

Anterior aumentada

(13)

CL 4.3. Ferro Fundido Branco.

282

CL

4 - Ferros Fundidos e suas formações

4.4. Ferro Fundido Cinzento.

283

Quando as condições de CQ e taxa de resfriamento são propícias, formam-se______________de Grafitas;

As transformações onde ocorre a formação de grafita podem apresentar significativa variação de volume expansão em algumas etapas da solidificação;

F. Cinzento tem_______________________que é uma característica muito útil para aplicações como blocos de motores ou peças de sistemas de freios;

Grafita é______________;

Grafita é______________durante a usinagem e quebra cavaco. _CL

284

A grafita, no eutético austenita-grafita, é nucleada, principalmente de forma “___________(???)”, em diversos _________, tais como grafita (já presente no líquido) Fe-Si, óxidos, nitretos, silicieto de Cálcio;

A nucleação tem papel preponderante na definição da estrutura da grafita e o uso de___________é critico.

CL

285

(14)

CL 4.4. Ferro Fundido Cinzento.

GRAFITA TIPO A

Veios com orientação aleatória, encurvadas, às vezes bifurcadas. Associada às melhores propriedades mecânicas;

Ocorrência em FoFos_________e resfriados a______________; Associada à ocorrência de bastante nucleação e à solidifcação próxima a Teut (superesfriamento pequeno e moderado).

288

GRAFITA TIPO B

Veios com disposição radial

em torno de núcleos com

aspecto eutético;

Associada à baixa nucleação

células eut maiores;

Lamelas se formam finas e

aumentam de dimensão.

289

GRAFITA TIPO C

Veios grandes e quase retos.

Veios

pequenos

comuns

entre veios grandes;

Em

Ferros

hipereutéticos

quando

há

nucleação

primária de grafita;

Pode___________________

e

originar

defeitos

nas

superfícies usinadas.

290

GRAFITA TIPO D

Veios pequenos e curtos no

espaço

interdendrítico,

morfologia de eutético;

São finas de resfriamento

rápido

em

condições

de

_____________________;

Fina é _________________,

mas pode _______________

_____________________.

291 CL 4.4. Ferro Fundido Cinzento.

GRAFITA TIPO E

Veios orientados segundo o

espaço interdendrítico;

Também

são

finas

de

resfriamento

rápido

em

condições de ____________

______________.

292

(15)

CL

294

a) Modelo simplificado de uma célula em crescimento na solidificação de um ferro fundido cinzento. Nos FoFos, diferente dos eutéticos regulares, as interfaces líquido/grafita e líquido/austenita não estão na mesma isoterma.

b) Representação esquemática de uma célula ou colônia de austenita e grafita crescendo na solidificação do FoFo. CL

295

Dendritas de austenita e célula eutética (grafita + austenita) em FoFo cinzento. A grafita é contínua na célula eutética e apresenta a forma de plaquetas

CL

296

Microestrutura de bloco de motor, junto aos cilindros

O amortecimento de

vibrações ocorre devido ao ______________________ _____________. CL Aplicações típicas: • Blocos de motor; • Cabeçote; • Disco de freio; • tambor de freio. 297

4.4. Ferro Fundido Cinzento. 4.4. Ferro Fundido Cinzento.

FC com dendritas de perlita, grafita tipo D, ataque picral.

(16)

FC grafita lamelar. Ferrita e perlita. Colônias eutéticas.

CL