Diagrama do ferro carbono

Diagrama do Ferro Carbono

Alguns elementos químicos apresentam variedades alotrópicas, isto é, estruturas cristalinas diferentes que passam de uma para outra em determinadas temperaturas, denominadas temperaturas de transição. O ferro apresenta 3 variedades, conforme a seguir descrito.

Ao se solidificar (temperatura de aproximadamente 1540°C), o ferro apresenta estrutura cúbica de corpo centrado, chamada de ferro delta (Fe δ). Permanece nessa condição até cerca de 1390ºC e, abaixo desta temperatura, transforma-se em ferro gama (Fe γ), cuja estrutura é cúbica de face centrada. Abaixo de 912°C, readquire a estrutura cúbica de corpo centrado, agora chamada de ferro alfa (Fe α). Continuando o resfriamento, a 770°C ocorre o ponto de Curie, isto é, ele passa a ter propriedades magnéticas. Entretanto, isso não se deve a um rearranjo da disposição atômica, mas sim à mudança do direcionamento da rotação dos elétrons (spin). Em outras épocas, tal fato não era conhecido e julgava-se corresponder a uma variedade alotrópica, o ferro beta.

Ligado com o carbono, o comportamento das variedades alotrópicas do ferro e a solubilidade do carbono nele variam de forma característica, dependendo da temperatura e do teor de carbono. Isso pode ser visto em forma de um gráfico denominado diagrama de equilíbrio ferro-carbono. Nos itens seguintes, definições dos termos usados no diagrama.

• Austenita: solução sólida do carbono em ferro gama.
• Ferrita: solução sólida do carbono em ferro alfa.
• Cementita: carboneto de ferro (Fe3C).
• Grafita: variedade alotrópica do carbono (estrutura cristalina hexagonal).

Obs: próximas ao ponto marcado com (*), existem na realidade linhas de equilíbrio com o ferro delta, mas elas não são exibidas por razões de clareza e de pouco interesse prático.

A adição do carbono altera as temperaturas de transição das variedades alotrópicas em relação ao ferro puro, dependendo do seu teor.

Exemplo: para um aço com cerca de 0,5% C, representado