Metalurgia

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Diagrama Fe-C

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DIAGRAMA Fe-C
DIAGRAMA Fe-Fe3C

ALOTROPIA DO FERRO PURO
Na temperatura ambiente, o ferro puro apresenta estrutura cristalina cúbica de
corpo centrado (CCC), denominada ferrita alfa (α).
A estrutura CCC do ferro (ferrita α) é estável até 912°C. Nesta temperatura a
estrutura CCC sofre uma transformação alotrópica para a estrutura cúbica de faces
centradas (CFC),denominada ferro gama (γ) ou austenita.
A austenita (CFC) é estável entre 912 e 1394° C. Na temperatura de 1394°C
ocorre uma nova transformação alotrópica na qual a estrutura CFC da austenita
transforma-se novamente em CCC, denominada de ferrita delta (δ).
A ferrita delta (δ) CCC é estável até a temperatura de 1538°C, que é a
temperatura de fusão do Fe puro.
Acima de 1538°C a estruturacristalina CCC da ferrita δ torna-se amorfa, sem
ordenação cristalina, caracterizando o estado líquido.
O ferro líquido (L) é estável até a temperatura de 2880°C, temperatura na qual
este passa para fase vapor.

DIAGRAMAS Fe-C e Fe-Fe3C
Existem dois tipos de diagramas Fe-C, o diagrama Fe-C estável, que mostra o
equilíbrio entre o Fe e a grafita, e o diagrama Fe-Fe3C, metaestável, que apresenta oequilíbrio entre o ferro e a cementita (Fe3C). Em virtude das velocidades de
resfriamento vigentes no processamento dos aços serem elevadas em relação as
condições de equilíbrio, o diagrama empregado com ferramenta para o estudo de
aços ao carbono e ferros fundidos brancos é o diagrama Fe - Fe3C.
A figura 1 apresenta os diagramas Fe-C estável (equilíbrio Ferro - Grafita) e o
diagramametaestável Fe-Fe3C (equilíbrio Ferro - Cementita) sobrepostos.

Marcelo F. Moreira

Diagrama Fe-C

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Figura 1- Sobreposição dos diagramas diagrama Fe-C e Fe-Fe3C

Marcelo F. Moreira

Diagrama Fe-C

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Marcelo F. Moreira

Diagrama Fe-C

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Considerações sobre o diagrama Fe-Fe3C
Os aços para construção mecânica não são ligas binárias Fe-C. Estes aços
apresentam quantidadesresiduais de P, S, Mn e Si, decorrentes do processo de
elaboração. Entretanto o diagrama Fe-Fe3C é extensivamente empregado em estudos
envolvendo aços ao carbono e aços baixa-liga.
O teor de 2,11% de C é considerado como sendo a separação teórica entre aços
e ferros fundidos, ou seja, para teores até 2,11% temos os aços, acima deste, os
ferros fundidos.
As reações relevantes no diagrama Fe-Fe3Csão, no resfriamento,:
Reação peritética - (0,17%C / 1495ºC)
L (líquido) + δ (ferrita delta) → γ (austenita),
Reação eutética- (4,3% de C / 1148°C):
L (líquido)→ γ (austenita) + Fe3C (cementita)
Reação eutetóide - (0,77% de C / 727°C):
γ (austenita) → α (ferrita) + Fe3C (cementita)
O produto da reação eutetóide é uma mistura mecânica de duas fases (ferrita e
cementita) denominada perlita.Aços eutetóides apresentam 0,77% de C.
Aços hipoeutetóides
% de C inferior a 0,77%
Aços hipereutetóides
% de C superior a 0,77%
O campo bifásico (α + γ) é denominado ZONA CRÍTICA.

Marcelo F. Moreira

Diagrama Fe-C

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RESFRIAMENTO LENTO DOS AÇOS HIPOEUTETÓIDES

Para a temperatura ambiente e C0 = 0,30% de C, temos:

6,7 − 0,3
.100 = 95,5% de α (ferrita)
6,7 − 0
0,3 − 0
%Fe3C (cementita) =
.100 = 4,5% de Fe3C (cementita)
6,7 − 0
% α (ferrita) =

A quantidade de grãos de perlita será: (é a quantidade de grãos de austenita que4
sofreu a transformação eutetóide)
% perlita =

0,3 − 0,022
.100 = 37,2% de perlita (e 62,8% de grãos de ferrita)
0,77 − 0,022
Marcelo F. Moreira

Diagrama Fe-C

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RESFRIAMENTO LENTO DE UM AÇO EUTETÓIDE

Para atemperatura ambiente, (0,77% de C) temos:

6,7 − 0,77
.100 = 88,5% de α (ferrita)
6,7 − 0
0,77 − 0
% Fe3C (cementita) =
.100 = 11,5% de Fe3C (cementita)
6,7 − 0
% α (ferrita) =

A quantidade de grãos com o constituinte perlita será de 100%. (que é a quantidade
de grãos de austenita que sofreu a reação eutetóide)

Marcelo F. Moreira

Diagrama Fe-C

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RESFRIAMENTO LENTO DOS AÇOS...
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