Transformações de fases em materiais metálicos

TRANSFORMAÇÕES DE FASES em materiais metálicos

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

ReitorJOSÉ TADEU JORGE

Coordenador Geral da UniversidadeFERNANDO FERREIRA COSTA

Conselho Editorial

PresidentePAULO FRANCHETTI

ALCIR PÉCORA – ARLEY RAMOS MORENO

JOSÉ A. R. GONTIJO – JOSÉ ROBERTO ZAN

LUIS FERNANDO CERIBELLI MADI – MARCELO KNOBEL

SEDI HIRANO – WILSON CANO

REZENDE GOMES DOS SANTOS

TRANSFORMAÇÕES DE FASES

em materiais metálicos

Índices para catálogo sistemático:

1. Transformações de fase (Física estatística) 530.412. Metalurgia física 6693. Metais e ligas 620.16

Copyright © by Rezende Gomes dos Santos

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FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA

BIBLIOTECA CENTRAL DA UNICAMP

Sa59t

ISBN 85-268-0714-5

Santos, Rezende Gomes dos.Transformações de fases em materiais metálicos / Rezende Gomesdos Santos. – Campinas, SP: Editora da UNICAMP, 2006.

1. Transformações de fase (Física estatística). 2. Metalurgiafísica. 3. Metais e ligas. I. Título.

CDD 530.41669620.16

SUMÁR IO

PREFÁCIO ......................................................................................................................................................................................................................................... 11

SIMBOLOGIA ................................................................................................................................................................................................................................ 13

1 — INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................................................................................... 171.1 Conce i tos gerais ................................................................................................................................................................................. 171.2 Estados de equi l íbr io termodinâmico ............................................................................................................. 211.3 Apl i cação dos conce i tos de equi l íbr io termodinâmico

nas t rans formações de fases dos mater ia i s .......................................................................................... 241.4 Estrutura dos mater ia i s metál i cos ....................................................................................................................... 26

1.4 .1 Es t rutura c r i s ta l ina ................................................................................................................................................... 271.4 .2 Direções e p lanos c r i s ta lográf i cos ................................................................................................... 321.4 .3 Imperfe i ções na rede c r i s ta l ina ............................................................................................................ 36

2 — TERMODINÂMICA DO EQUILÍBRIO DE FASES ........................................................................................................... 412.1 Pr inc íp ios bás i cos ............................................................................................................................................................................ 412.2 Pr imeira le i da termodinâmica ................................................................................................................................ 432.3 Segunda le i da termodinâmica ................................................................................................................................. 452.4 Energia l ivre de Gibbs ............................................................................................................................................................ 492.5 Entalp ia ........................................................................................................................................................................................................... 512.6 Capac idade ca lor í f i ca e ca lor espec í f i co .................................................................................................... 512.7 Calor la tente ............................................................................................................................................................................................ 522.8 Sis temas com composi ção var iável ...................................................................................................................... 55

3 — SISTEMAS MATERIAIS COM APENAS UM COMPONENTE ............................................................................ 613.1 Var iação da energia l ivre em s i s temas com um componente .................................. 613.2 Regra das fases ................................................................................................................................................................................... 64

3.3 Relações entre energia l ivre e propr iedades das fases .................................................... 673.4 Sis temas com um componente e pressão cons tante ............................................................. 683.5 Sis temas com um componente e pressão var iável ................................................................. 723.6 Alotropia e pol imorf i smo ............................................................................................................................................... 74

4 — DIAGRAMAS DE FASES ........................................................................................................................................................................... 774.1 Ligas metál i cas ................................................................................................................................................................................ 774.2 Sis temas mater ia i s i somorfos com dois componentes ..................................................... 81

4.2 .1 Diagrama de fases dos s i s temas i somorfos com doiscomponentes ..................................................................................................................................................................... 81

4.2 .2 Apl i cação do d iagrama de fases dos s i s temas i somorfoscom dois componentes ..................................................................................................................................... 97

4.2 .3 Determinação teór i ca do d iagrama de fases de um s i s temaisomorfo ideal ............................................................................................................................................................... 100

4.2 .4 Sis temas i somorfos não - ideais .......................................................................................................... 1074.2 .5 Pontos esp inodais .................................................................................................................................................... 114

4.3 Sis temas mater ia i s com dois componentes que apresentamreações invar iantes .................................................................................................................................................................. 1174.3 .1 Concei tos fundamentais ................................................................................................................................. 1174.3 .2 Sis tema eutét i co ......................................................................................................................................................... 1184.3 .3 Apl i cação do d iagrama de fases do s i s tema eutét i co ................................... 1234.3 .4 Sis temas semelhantes aos eutét i cos ......................................................................................... 1284.3 .5 Sis tema per i té t i co ................................................................................................................................................... 1294.3 .6 Sis temas semelhantes aos per i té t i cos .................................................................................... 1324.3 .7 Sis temas complexos .............................................................................................................................................. 132

4.4 Sis temas mater ia i s com três componentes ......................................................................................... 1344.4 .1 Concei tos fundamentais ................................................................................................................................. 1344.4 .2 Sis temas ternár ios i somorfos ............................................................................................................... 1384.4 .3 Sis temas ternár ios que apresentam reações invar iantes ....................... 1404.4 .4 Representações b id imens ionais parc ia i s de d iagramas

de fases ternár ios .................................................................................................................................................... 1464.5 Sis temas mater ia i s com mais de t rês componentes ............................................................. 148

5 — DIFUSÃO ATÔMICA ...................................................................................................................................................................................... 1495.1 Concei tos gerais ............................................................................................................................................................................. 1495.2 Equac ionamento matemát i co .................................................................................................................................... 1535.3 Pr inc ipais so luções anal í t i cas da segunda le i de F i ck .................................................... 163

5.3 .1 Solução para s i s temas semi- in f in i tos ..................................................................................... 1635.3 .2 Solução para homogeneização da concentração de so luto .................. 169

5.4 Mecanismos de movimentação de átomos por d i fusão ................................................... 1715.5 Coef i c iente de d i fusão ......................................................................................................................................................... 176

5.5 .1 Inf luênc ia da temperatura no coef i c iente de d i fusão .................................. 1775.5 .2 Inf luênc ia das carac ter í s t i cas a tômicas no coef i c iente

de d i fusão ............................................................................................................................................................................ 1795.6 Di fusão em l igas b inár ias subs t i tuc ionais .......................................................................................... 1845.7 Di fusão em super f í c ies e contornos de grão ................................................................................... 191

6 — NUCLEAÇÃO E CRESCIMENTO DE FASES ...................................................................................................................... 1956.1 Concei tos gerais ............................................................................................................................................................................. 1956.2 Inter faces entre fases ........................................................................................................................................................... 1966.3 Nuc leação .................................................................................................................................................................................................. 199

6.3 .1 Nuc leação homogênea ..................................................................................................................................... 2006.3 .2 Nuc leação heterogênea .................................................................................................................................. 2086.3 .3 Veloc idade de nuc leação .............................................................................................................................. 214

6.4 Cresc imento ........................................................................................................................................................................................... 2156.4 .1 Veloc idade de c resc imento ........................................................................................................................ 2166.4 .2 Cresc imento contro lado por d i fusão ou pela in ter face .............................. 219

6.5 Trans formações de fases no es tado só l ido ......................................................................................... 220

7 — SOLIDIFICAÇÃO ................................................................................................................................................................................................ 2237.1 Concei tos gerais ............................................................................................................................................................................. 2237.2 Sol id i f i cação de metais puros ................................................................................................................................. 2247.3 Sol id i f i cação de l igas metál i cas .......................................................................................................................... 228

7.3 .1 Sol id i f i cação em condições de equi l íbr io termodinâmico ..................... 2297.3 .2 Sol id i f i cação fora das condi ções de equi l íbr io

termodinâmico .............................................................................................................................................................. 2337.3 .3 Sol id i f i cação de l igas com compos i ção eutét i ca .................................................... 240

7.4 Inter faces facetadas e não facetadas .......................................................................................................... 2447.5 Trans ferênc ia de ca lor no processo de so l id i f i cação .......................................................... 246

7.5 .1 Introdução ............................................................................................................................................................................ 2467.5 .2 Equac ionamento do processo de t rans ferênc ia de ca lor

durante a so l id i f i cação ................................................................................................................................... 2527.5 .3 Métodos de so lução das equações que descrevem a

trans ferênc ia de ca lor durante o processo de so l id i f i cação ............... 2617.5 .3 .1 Soluções anal í t i cas ....................................................................................................................... 2617.5 .3 .2 Soluções numéri cas ..................................................................................................................... 278

7.5 .4 Permeabi l idade de canais in terdendr í t i cos .................................................................. 288

7.5 .5 Exemplos de apl i cação de modelagem matemát i ca naanál i se do processo de so l id i f i cação ........................................................................................ 2957.5 .5 .1 Anál i se da so l id i f i cação unid i rec ional de l igas

metál i cas ...................................................................................................................................................... 2957.5 .5 .2 Efe i to da redução da espessura durante aso l id i f i cação de p lacas f inas .................................................................................................................. 307

8 — RECUPERAÇÃO E RECRISTALIZAÇÃO ................................................................................................................................. 3138.1 Concei tos gerais ............................................................................................................................................................................. 3138.2 Deformação p lás t i ca e es t rutura ........................................................................................................................ 314

8.2 .1 Curva tensão x deformação ...................................................................................................................... 3148.2 .2 Mecanismo da deformação plás t i ca ............................................................................................ 3168.2 .3 Aumento da res i s tênc ia mecânica por deformação p lás t i ca ............... 3208.2 .4 Deformação dos grãos c r i s ta l inos ................................................................................................. 322

8.3 Energia de deformação ...................................................................................................................................................... 3228.4 Recuperação .......................................................................................................................................................................................... 327

8.4 .1 Recuperação em mater ia i s monocr i s ta l inos submet idosa deformações em que não há distorção dos planoscr is talográficos .............................................................................................................................................................. 327

8.4 .2 Recuperação em mater ia i s submet idos a deformaçõesem que há d i s torção dos p lanos c r i s ta lográf i cos ................................................. 330

8.5 Recr i s ta l ização ................................................................................................................................................................................. 3348.5 .1 Mecanismos de nuc leação ........................................................................................................................... 3348.5 .2 Cinét i ca da recr i s ta l ização ........................................................................................................................ 3368.5 .3 Temperatura de recr i s ta l ização ........................................................................................................ 3388.5 .4 Outros fa tores que in f luenc iam a recr i s ta l ização ............................................... 3398.5 .5 Texturas de deformação e de recr i s ta l ização ............................................................. 341

8.6 Cresc imento de grãos recr i s ta l izados ......................................................................................................... 3428.7 Recr i s ta l ização secundár ia ........................................................................................................................................... 343

9 — ENDURECIMENTO POR PRECIPITAÇÃO ........................................................................................................................... 3459.1 Concei tos gerais ............................................................................................................................................................................. 3459.2 Tratamento de so lubi l ização e prec ip i tação .................................................................................... 347

9.2 .1 Solubi l ização ................................................................................................................................................................... 3479.2 .2 Prec ip i tação ....................................................................................................................................................................... 349

9.3 Mecanismos de endurec imento por prec ip i tação ...................................................................... 3519.4 Formação dos prec ip i tados da segunda fase .................................................................................. 3549.5 Inf luênc ia da temperatura na formação dos prec ip i tados ..................................... 359

9.6 Outros fa tores que in f luenc iam a formação dos prec ip i tados ......................... 3609.7 Formação de regiões l ivres de prec ip i tados .................................................................................. 361

10 — SISTEMA FERRO- CARBONO ................................................................................................................................................... 36310.1 Conce i tos gerais ...................................................................................................................................................................... 363

10.1 .1 Fases de equi l íbr io ..................................................................................................................................... 36410.1 .2 Transformações invar iantes .......................................................................................................... 366

10.2 Trans formações de fases dos aços no es tado só l ido em condi çõesde equi l íbr io termodinâmico ............................................................................................................................. 36710.2 .1 Aço eutetó ide ....................................................................................................................................................... 36810.2 .2 Aços h ipoeutetó ides ................................................................................................................................... 36910.2 .3 Aços h ipereutetó ides ................................................................................................................................ 371

10.3 Trans formações de fases dos aços no es tado só l ido fora dascondições de equi l íbr io termodinâmico ........................................................................................... 37310.3 .1 Transformações i sotérmicas .......................................................................................................... 37610.3 .2 Trans formações com res f r iamento cont ínuo ....................................................... 38710.3 .3 Fatores que in f luem nas t rans formações fora

do equi l íbr io ......................................................................................................................................................... 39110.4 Carac ter í s t i cas da martens i ta e da bain i ta ................................................................................ 394

10.4 .1 Martens i ta ................................................................................................................................................................. 39410.4 .2 Baini ta ............................................................................................................................................................................ 396

11 — TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA .............................................................................................................................. 39911.1 Conce i tos gerais ...................................................................................................................................................................... 39911.2 Trans formação por mac lação ............................................................................................................................. 40111.3 Teor ia da t rans formação martens í t i ca ............................................................................................... 404

11.3 .1 Trans formação martens í t i ca envolvendo uma matr iz comestrutura cúbi ca de faces centradas e um produto comestrutura hexagonal compacta ................................................................................................ 404

11.3 .2 Transformação martens í t i ca nos aços ........................................................................... 40511.3 .3 Es tabi l ização da austeni ta ............................................................................................................. 40711.3 .4 Efe i to da deformação p lás t i ca na t rans formação

martens í t i ca ........................................................................................................................................................... 408

EXERCÍCIOS PROPOSTOS ................................................................................................................................................................................. 409

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA .................................................................................................................................................................... 423

PREFÁC IO

Este texto é resultante de uma experiência de mais de 20 anosministrando uma disciplina de introdução às transformações de fasesem materiais metálicos, na Área de Concentração de Materiais eProcessos de Fabricação do Curso de Pós-Graduação em EngenhariaMecânica da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Oobjetivo do texto é apresentar conceitos básicos relativos às transfor-mações de fases, sendo o mesmo destinado a graduados em dife-rentes modalidades de engenharia e ciências exatas e a alunos decursos de graduação e pós-graduação em engenharia metalúrgicae engenharia de materiais. Por se tratar de um texto básico, ele abor-da conceitos que já foram extensivamente tratados em textos pu-blicados anteriormente, muitos dos quais infelizmente se encon-tram fora de catálogo. Uma relação dos textos utilizados no desen-volvimento de cada capítulo é apresentada no final. Esses textos fo-ram efetivamente consultados e foram extraídos de cada um delesos conceitos mais pertinentes aos objetivos do presente texto.

Houve uma preocupação, no desenvolvimento do texto, de seestabelecer uma seqüência didática na apresentação dos tópicostratados. No primeiro capítulo são apresentados conceitos geraisrelativos aos estados de equilíbrio apresentados por sistemas ma-teriais e uma breve revisão da estrutura cristalina dos materiais me-tálicos. Nos capítulos 2, 3 e 4 são apresentados os conceitos rela-tivos aos aspectos termodinâmicos das transformações de fase, cul-minando com a apresentação dos diagramas de equilíbrio que ma-peiam as transformações ocorrendo em equilíbrio termodinâmico.

12 Transformações de fases em materiais metálicos

Nos capítulos 5 e 6 são apresentados os conceitos básicos relativosàs movimentações de átomos por difusão e aos processos de nuclea-ção e crescimento, envolvidos na grande maioria dos processos detransformações de fases. No capítulo 7 é apresentado o processode transformação de um líquido em um sólido, de extrema impor-tância no processamento de metais e ligas metálicas. Os itens de 7.1a 7.4 apresentam conceitos fundamentais do processo de solidifi-cação e os itens de 7.5 em diante apresentam aspectos relativos àmodelagem matemática do processo de solidificação incluindotransferência de calor, formação da microestrutura e formação dedefeitos, sendo recomendados àqueles que se interessem especifica-mente por esses temas. No capítulo 8 é apresentado o processo derestauração da estrutura de um material deformado plasticamente,através de transformações de fase no estado sólido. Nos capítulos9 e 10 são apresentadas transformações de fases no estado sólidoinduzidas em ligas ferrosas e não-ferrosas com o objetivo de alterara dureza e a resistência mecânica através da obtenção de estruturasmetaestáveis. Finalmente, no capítulo 11 é abordada a transformaçãomartensítica, que, ao contrário das transformações de fases tratadasnos capítulos anteriores, ocorre sem a movimentação de átomos pordifusão. Cada um dos capítulos poderia ser estendido principalmenteno que diz respeito aos aspectos relativos à metalurgia física, masisso aumentaria muito a extensão do texto afastando-o dos obje-tivos propostos.

Uma lista de exercícios de aplicação, propostos para cada um doscapítulos, é apresentada no final do texto.

Rezende Gomes dos SantosCampinas, dezembro de 2006

S i m b o l o g i a 1 3

S IMBOLOG IA

A seguir são apresentados os símbolos adotados para as principaisgrandezas que constam do texto. Em alguns casos o mesmo sím-bolo é utilizado para representar diferentes grandezas em diferentescapítulos e isso é especificado na simbologia. Alguns símbolos e ossubíndices utilizados para parâmetros específicos são definidos nopróprio texto.

A área [m2]

a difusividade térmica [m2/s] (capítulo 7)

Bi número de Biot

C capacidade calorífica [J/K]

C concentração [átomos/m3] ou [kg/m3] (capítulo 5)

c calor específico [J/(K.kg)]

D coeficiente de difusão [m2/s]

D0 constante de difusão [m2/s]

d diâmetro [m]

E módulo de elasticidade [Pa] (capítulo 8)

E energia [J]

F força [N]

F0 número de Fourier

f fração de uma fase


f freqüência de saltos [1/s] (capítulo 5)

fvl fração volumétrica

G energia livre [J]

GL gradiente de temperatura [K/m] ou [°C/m]

g aceleração da gravidade [m/s2]

gd grau de deformação

H entalpia [J]

h entalpia específica [J/kg]

h coeficiente de transferência de calor [W/(m2.K)] (capítulo 7)

J fluxo de átomos [átomo/(m2.s)] ou [kg/(m2.s)]

K permeabilidade dos canais interdendríticos [m2]

k constante de Boltzmann = 1,38 × 10-23 [J/átomo-K]

k condutibilidade térmica [W/(m.K)] (capítulo 7)

ke coeficiente de distribuição (capítulo 7)

L calor latente [J/kg]

l comprimento [m]

M massa por unidade de volume por unidade de tempo [kg/(m3.s)]

m massa [kg]

NA número de Avogadro = 6.022 × 1023 [moléculas/mol]

NV fração de vazios (capítulo 5)

P pressão [Pa]

Q calor [J]

Q energia de ativação [J/mol] (capítulos 5 e 8)

q calor por unidade de massa [J/kg]

q calor por unidade de tempo [J/s] (capítulo 7)

q” fluxo de calor [W/m2]

R constante dos gases = 8,314 [J/mol-K]

R relação entre volume e área (capítulo 7)

r raio [m]

S i m b o l o g i a 1 5

r* posição radial adimensional

S entropia [J/K]

S espessura solidificada [m] (capítulo 7)

Ste número de Stefan

T temperatura [K] ou [°C]

T* temperatura adimensional

T& taxa de resfriamento [K/s] ou [°C/s]

*T& taxa de resfriamento adimensional

t tempo [s]

tSL tempo local de solidificação [s]

t* tempo adimensional

V volume [m3]

VM volume molar[m3/mol]

v velocidade [m/s]

v* velocidade adimensional (capítulo 7)

vc velocidade de crescimento [m/s]

vf velocidade do fluxo de metal líquido [m/s]

vN velocidade de nucleação [núcleos/s]

W trabalho [J]

x fração de um componente

x,y,z coordenadas cartesianas

S í m b o l o s g r e g o s

β compressibilidade [1/Pa]

β coeficiente de contração (capítulo 7)

ΔE variação de energia interna [J]

ΔG variação de energia livre [J]


ΔGσ variação de energia devido à deformação [J/m3]

ΔGv energia por unidade de volume [J/m3]

ΔH variação de entalpia [J]

ΔK variação de energia potencial [J]

ΔP queda de pressão nos canais interdendríticos [Pa]

ΔS variação de entropia [J/K]

ΔT variação de temperatura [K]

ΔU variação de energia potencial [J]

ΔV variação de volume [m3]

Δx comprimento da malha [m]

ε deformação

ε emissividade da superfície (capítulo 7)

φ constante de solidificação

γ energia por unidade de superfície [J/m2]

λ1 espaçamento dendrítico primário [μm]

λ2 espaçamento dendrítico secundário [μm]

λe calor específico equivalente [Κ]

μ potencial químico [J]

μf viscosidade do metal líquido[N.s/m2]

ν freqüência de oscilações [1/s]

θ ângulo de molhamento (°)

θ fator geométrico (capítulo 7)

ρ densidade [kg/m3]

σ tensão [Pa]

σ constante de Stefan-Boltzmann = 5,67 × 10-8 [W/(m2.K4)]

(capítulo 7)

τ tensão de cisalhamento [Pa]

τ tempo modificado [s] (capítulo 7)

τc fator de tortuosidade dos canais interdendríticos

C A P Í T U L O 1

INTRODUÇÃO

1 . 1 C o n c e i t o s g e r a i s

Os materiais metálicos no estado sólido apresentam como caracte-rística principal a sua microestrutura. A microestrutura é resultantedos arranjos dos átomos que compõem o material e pode ser ob-servada, com o auxílio de microscópios, em amostras polidas econvenientemente atacadas quimicamente. Os metais no estadolíquido apresentam uma estrutura amorfa, caracterizada pela não-ocorrência de ordenações de longo alcance dos átomos. Já no es-tado sólido os metais apresentam uma estrutura cristalina, que écaracterizada pela ordenação de longo alcance dos átomos, seguindomodelos geométricos bem definidos denominados células unitá-rias. A primeira definição da microestrutura ocorre, portanto, du-rante a passagem do material do estado líquido para o estado só-lido, quando há o processo de cristalização levando à ordenação dosátomos. Diferentes arranjos de átomos dão origem a diferentes com-ponentes estruturais denominados fases. Fases são consideradaspartes fisicamente homogêneas observadas na estrutura de um ma-terial. As formas mais simples de fases são aquelas que coincidemcom os estados de agregação dos componentes dos materiais, ouseja, sólido, líquido e gasoso. São considerados componentes deum material os átomos ou moléculas que o compõem. Assim, ummaterial composto de um único componente, como, por exemplo,a água, na qual o componente é a molécula de água, ou um metalpuro, em que o componente é o átomo do metal, apresenta apenas


as fases coincidentes com esses estados de agregação. Na figura 1.1é apresentada a micrografia de uma amostra de cobre puro no es-tado sólido evidenciando a existência de uma única fase. A estru-tura é, portanto, monofásica. No entanto, se um material metáli-co é composto de dois ou mais componentes, constituindo uma ligametálica, há a possibilidade de formação, no estado sólido, de dife-rentes arranjos estruturais que levam à coexistência de diferentesfases na constituição da sua microestrutura. Como exemplo, na fi-gura 1.2 é apresentada a microestrutura de uma liga de alumínio com15% de cobre, em que fica evidenciada a coexistência de duas fasesno estado sólido. A fase mais clara é a fase rica em alumínio, queapresenta a estrutura cristalina cúbica de faces centradas do alumíniocom átomos de cobre dissolvidos, e a mais escura é a fase compostade alumínio e cobre (CuAl2), que apresenta a estrutura cristalina te-tragonal. Neste caso a estrutura é bifásica. A possibilidade de forma-ção de diferentes fases durante a solidificação do líquido monofásicoestá associada ao equilíbrio termodinâmico da estrutura do material,que é abordado mais detalhadamente em capítulos posteriores.

Um conceito básico no estudo de materiais metálicos é que as suaspropriedades características apresentam uma correlação direta coma microestrutura, sendo portanto extremamente importante o estudode sua formação. Em geral, modificações introduzidas na microes-trutura interferem diretamente nas características do material. Ba-sicamente, a microestrutura pode ser alterada das seguintes formas:

Através de modificação da composição química da liga, seja pelaalteração do teor dos componentes, seja pela adição de novos com-ponentes. Na figura 1.3 são apresentadas micrografias de umaliga de alumínio com 15% de cobre (a) e de uma liga de alumíniocom 33% de cobre (b), evidenciando a alteração da microestru-tura com a alteração do teor de cobre,

Através da alteração dos processos de fabricação. Por exemplo, a mesmaliga solidificada em moldes com diferentes capacidades de extraçãode calor, o que provocará diferentes velocidades de solidificação, apresen-tará microestruturas diferentes. Na figura 1.4 são apresentadas asmicrografias de uma liga de alumínio com 12% de silício solidificadas

I n t r o d u ç ã o 1 9

Figura 1.3 — Micrografias de ligas de alumínio e cobre com diferentes composições:(a) Al-15%Cu e (b) Al-33%Cu. (Cedida por Rita Helena B. Jacon — UNICAMP)

Figura 1.2 — Micrografia deuma liga de alumínio com 15%de cobre. (Cedida por RitaHelena B. Jacon — UNICAMP)

Figura 1.1 — Micrografia deuma amostra de cobre puro.(Cedida por Rita Helena B.Jacon — UNICAMP)

em um molde de areia (a), que apresenta baixa capacidade de ex-tração de calor e menor velocidade de solidificação, e em um moldemetálico (b), que apresenta alta capacidade de extração de calor emaior velocidade de solidificação. Pode-se notar que a velocidade maiorde solidificação leva a uma estrutura mais refinada, e


Através da aplicação de tratamentos térmicos que, impondo al-terações controladas na temperatura no material no estado sóli-do, provocam transformações das fases originais. Como exemplo,na figura 1.5 são mostradas as microestruturas de um aço contendo0,45% de carbono recozido (a), ou seja, resfriado lentamente a par-tir de uma estrutura composta inicialmente de austenita (caracte-rizada pela estrutura cúbica de face centrada do ferro com áto-mos de carbono dissolvidos nos interstícios), e temperado (b), ou seja,resfriado rapidamente a partir da condição austenítica. É eviden-ciada a diferença de microestrutura entre as duas condições.

Figura 1.4 — Micrografias de uma liga de alumínio com 12% de silício: (a) soli-dificada em molde de areia e (b) solidificada em molde metálico

Figura 1.5 — Micrografias de um aço contendo 0,45% de carbono: (a) recozidoe (b) temperado

Transformações de fases em materiais metálicos

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