Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

se situa ao longo do comprimento da isoterma eutética (por exemplo, para o sistema Cu-Ag a
780 o C e composições entre 7,9 e 91,2%Ag em peso).
Um uso da regra de fases de Gibbs é na análise de condições fora de equilíbrio. Por
exemplo, uma microestrutura para uma liga binária que desenvolveu ao longo de uma faixa de
temperaturas e consistindo de 3 fases é uma microestrutura fora do equilíbrio; sob estas
circunstâncias, 3 fases existirão somente numa única temperatura.
O SISTEMA FERRO-CARBONO
De todos os sistemas de ligas binárias, uma que é possivelmente a mais importante é aquele para
ferro e carbono. Tanto aços quanto ferros-fundidos, principais materiais estruturais em todas as
culturas tecnologicamente avançadas, são essencialmente ligas ferro-carbono. Esta seção é
devotada ao um estudo do diagrama de fases para este sistema e o desenvolvimento de várias
possíveis microestruturas. As correlações entre tratamento térmico, microestrutura e propriedades
mecânicas são exploradas nos Capítulos 10 e 11.
9.13 - DIAGRAMA DE FASE FERRO-CARBONETO DE FERRO (Fe-Fe 3 C)
Uma porção do diagrama de fase ferro-carbono é apresentada na Figura 9.20. Ferro puro, no
aquecimento, experimenta 2 mudanças em estrutura cristalina antes de se fundir. À temperatura
ambiente a forma estável, chamada ferrita, ou ferro α, tem uma estrutura cristalina CCC. A ferrita
experimenta uma transformação polimórfica à austenita CFC, ou ferro γ, a 912 o C(1674 o F). Esta
austenita persiste até 1394 o C(2541 o F), temperatura na qual a austenita CFC se reverte de volta
para a fase CCC conhecida como ferrita δ, que finalmente se funde a 1538 o C(2800 o F). Todas estas
mudanças são visíveis ao longo do eixo vertical esquerdo do diagrama de fases.
Figura 9.20 - O diagrama ferro-carboneto de ferro. (Adaptado a partir de Metals Handbook:
Metallography, Structures and Phase Diagrams, Vol.8, 8a.Edição, ASM Handbook Committee,
T. Lyman, Editor, American Society for Metals, 1973, p.275).
O eixo de composição na Figura 9.20 se estende apenas até 6,70%C, em peso; nesta
concentração o composto intermediário carboneto de ferro (ou carbeto de ferro), ou cementita
(Fe 3 C), é formada, sendo ela representada por uma linha vertical no diagrama de fases. Assim o
sistema ferro-carbono pode ser dividido em 2 partes: uma porção rica em ferro, como na Figura
9.20 e a outra (não mostrada) para composições entre 6,70%C e 100%C em peso (grafita pura).
Na prática, todos os aços e ferros-fundidos têm teores de carbono menores doque 6,70%C, em
peso; portanto, nós consideramos apenas o sistema ferro-carboneto de ferro. A Figura 9.20 seria
mais apropriadamente denominada diagrama de fases Fe-Fe 3 C, de vez que Fe 3 C é agora
considerado como sendo um componente. Convenção e conveniência ditam que composição seja
ainda expressa em "%C em peso" em vez de "%Fe 3 C em peso"; 6,70%C corresponde a
100%Fe 3 C.