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MATERIAIS DE CONSTRUЗГO MECВNICA I (EM304) 10 Semestre 2005/06 AЗOS 1. Diagrama de Equilнbrio das ligas Fe-C F. Jorge Lino Alves SUMБRIO O diagrama de equili 1. 2 p Formas alotrуpicas do ferro Solubilidade do carbono no ferro. Fases ricas em carbono: carbonetos de ferro e grafite. Diagrama estбvel e metaestбvel Linhas de temperatura crнticas Definiзгo de estruturas em arrefecimento lento das ligas Fe-C Mecanismos de endurecimento e efeitos nas propriedades mecanicas do aзo 1. 5. 1. Controle da quantidade de carbonetos 1. 5. 2. Controle dos elementos de liga 1. 5. 3. Controle da velocidade de arrefecimento 1. pellets Carvгo Alto Forno Conversores Laminagem quente Revestimento Laminagem a Frio Vazamento contнnuo Slabs Transporte 6 Vazamento Continuo 7 Linha de Laminagem a Quente Fornos de reaquecimento Prй reduзгo 10 enrolamento Linha de reduзгo final Linha de arrefecimento Enroladores 8 Fluxo de Produзгo consiste essencialmente num conjunto de oxidaзхes parciais produzidas por: Acзгo de uma corrente de ar que atravessa a massa de gusa lнquida (afinaзгo por ar); Acзгo de um уxido de Fe (minйrio ou sucata) num forno de oleira (afinaзгo por soleira) ou no forno elйctrico (afinaзгo elйctrica).

A eliminaзгo do C й realizada por uma “oxidaзгo” em que o C se transforma em уxido de C e em gбs carbуnico. A acзгo do 02 sente-se tambйm sobre outros constituintes da gusa, tais como o Mn, Si e o P, que tambйm se oxidam e eliminam quer parcialmente quer completamente. 19 por outro lado, tambйm o Fe й oxidado parcialmente, o que й indesejбvel por dois motivos: Reduz o rendimento da operaзгo; 2. A presenзa do Feo diminui as ro riedades mecвnicas do aзo. 3 entre 0. 03% e 2. 6%, contendo Si, Mn, P e S. Pode possuir elementos de liga (aзos ligados) variando o C entre aqueles limites. 2 Como Evitar ? Paragens Rejeiзхes Ajustamentos Atrasos 23 FERRO – AЗO 24 Ferro puro, ferrite, austenite O ferro puro apresenta 3 variedades alotrуpicas estбveis em gamas de temperaturas determinadas: Ferro a Ferro Y Ferro b Pontos de transformaзгo do ferro; curda e(t) 25 4DF8 intersticiais na estrutura CFC • Na austenite um espaзo octaedral pode acomodar um бtomo com um raio de 0,052 nm. Um vazio tetraedral acomoda um бtomo de raio 0,028 nm (raio atуmico o C = 0,07 nm). • Assim, na austenite os бtomos de C localizam-se em vazios octaйdricos, os de maiores dimensхes. 0 Vazios intersticiais na estrutura CCC Na ferrite os espaзos intersticiais sгo menores. Um vazio tetraйdrico aloja um бtomo de raio 0,035 nm e um octaйdrico um бtomo de raio 0,019 nm. Os espaзos octaйdricos nгo sгo simйtricos, pelo que a inclusгo de um бtomo nesses locais origina deformaзхes de malha importantes. Mas os бtomos de C Inserem-se nos espaзos octaйdricos pois assim a energia do cristal nao aumentarб de forma acentuada: dб-se uma eformaзгo provocada pelo afastamento de apenas 2 бtomos. 1 Diagramas de equilнbrio O estado de equilibrio termodinвmico das ligas metбlicas й estudado por intermйdio do diagrama de equilнbrio ou de fases. Excluindo o estado lнquido, distingue-se 2 tipos de fases: S vбlidos, entгo, apenas se o arrefecimento for feito muito lentamente. 33 Diagramas de equilibrio Regras de interpretaзгo e de leitura Domнnios bifбsicos: Regra dos segmentos inversos 34 Estudo duma reacзгo eutйctica 35 Estudo duma reacзгo eutectуide 36 Estado Recozido Aзo Ferr. Trabalho a Frio RL 200 (2. 0% C) 41 Diagrama de equilнbrio Fe-C Aзo ao C Linhas de fluxo Aзo Inoxidбvel Austenitico 42 Ferro Fundido Cinzento Lamelar Ferro Fundido Nodular Ferro Branco 43 Transformaзгo eutectуide perlнtica Exceptuando os aзos com menos de 0,03%C, todas as ligas ferrosas contкm em proporзхes variбveis o constituinte eutectуide perlite. A perlite й um agregado eutectуide obtido pela transformaзгo isotйrmica da austenite v(E’) segundo: formada por glуbulos de Fe3C numa matriz ferrнtica estado menos duro e mais deformбvel. 45 se a < 0. 25

Tamanho de grгo ferrнtico condiciona OE 0. 25 < < 0. 8 Espaзo interlamelar condiciona OE OE = 2. 18 (S-1/2) - 0. 40 (P-112) - 2. 88 (d-112) + 52. 3 (VIPa) (Krauss pag. 1 23) S- Espaзo interlamelar mйdio P - Tamanho das colуnias de perlite d - Tamanho de grгo austenitico 46 47 Influкncia da veloc. arrefecimento nos pontos de transformaзгo • As transformaзхes no aquecimento e no arrefecimento sгo diferentes. • Em geral a histerese no aquecimento й pequena e Ac й uma boa aproximaзгo de Ae, enquanto Ar depende muito da velocidade de arrefecimento e pode afas 8