O documento resume os principais tópicos discutidos na Aula 11 de Ciência e Manufatura sobre tratamentos térmicos, incluindo: (1) reações trifásicas em sistemas binários como eutetóides e eutéticas; (2) diagramas de fases binários; (3) nucleação e crescimento durante transformações de fase; e (4) etapas do endurecimento por envelhecimento em ligas metálicas.
7. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
→ Valor correspondente a reação eutética.
8. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
Hipoeutético
→ Concentração que ocorrem formação das duas fases, sendo que α
precipita na matrix α-β
9. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
Hipereutético
→ Similar as reações hipoeutéticas … só que agora é a fase β
que precipita
10. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
Curva
Solvus →
→ Limite de solubilidade da fase dipersa β na matriz α.
11. Aula 11
Diagramas Binários ...
→ Concentrações importantes
Precipitação
→ Formação da fase β precipitada na matrix α.
12. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
→ Conceitos termodinâmicos …
4 3 2 4 3
Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε
3 3
13. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
→ Conceitos termodinâmicos …
4 3 2 4 3
Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε
3 3
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
14. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
→ Conceitos termodinâmicos …
4 3 2 4 3
Δ G = π r Δ G V (α →β) + 4 π r σ α β + π r ε
3 3
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
15. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento.
Equação de Avrami:
n
−ct
f = 1−e
16. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento.
1
τ = t1 / 2 → Taxa=R =
Equação de Avrami: t 1 /2
n
−ct
f = 1−e
17. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami.
Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con-
trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro-
lar a taxa de tranformação.
18. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami.
Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con-
trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro-
lar a taxa de tranformação.
Q
−
RT
→ R =A.e
19. Aula 11
Nucleação e crescimento ...
Nucleação → é o processo inicial de uma transformação de fase
que ocorre normalmente em superfícies, como contornos de grãos
ou defeitos, minimizando deste modo a energia do sistema.
Crescimento → é o processo que ocorre após a nucleação, no
qual os átomos da matriz por difusão se agregam ao núcleo e desta
forma assumem as propriedades desta nova fase (núcleo).
Cinética → a taxa da transformação (1/τ) depende da nucleação
e do crescimento. O processo é descrito pela equação de Avrami.
Efeito da Temperatura → a temperatura é a variável de con-
trole em um tratamento térmico, então, pode-se usá-la para contro-
lar a taxa de tranformação.
Q
−
RT
→ R =A.e
21. Aula 11
Envelhecimento
Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na
matriz principal → Formação de precipitados.
22. Aula 11
Envelhecimento
Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na
matriz principal → Formação de precipitados.
23. Aula 11
Envelhecimento
Endurecimento por dispersão de uma fase secundária na
matriz principal → Formação de precipitados.
% Precipitado → Regra da Alavanca
24. Aula 11
Envelhecimento
Energia Iterfacial → em condições ideiais a morfologia dos
precipitados seria esférica, mas normalemente estes se formam
nas interfaces, então sua morfologia é influenciada pela energia
Interfacial … definida elo ângulo de molhamento (diedral):
θ
γ M = 2 . γ P . cos
( )
2
27. Aula 11
Envelhecimento
Precipitação → Endurecimento
Precipitado Coerente → Há uma relação (coerência) na orientação
dos átomos na fase precipitada com os átomos da matriz, produzindo
assim regiões de tensão eficientes para o endurecimento … lembre-se
que os deslizamentos ocorrem em planos cristalográficos.
28. Aula 11
Envelhecimento
Os Requisitos …
→ A liga deve ter solubilidade decrescente da fase
sólida com a diminuição da temperatura.
→ A matriz deve ser macia e dúctil e o precipitado
deve ser resitente e duro.
→ A liga deve suportar um resfriamento rápido.
→ As condições de precipitação coerente (tempo e
temperatura) devem ser exequíveis.
Ok!
29. Aula 11
Envelhecimento
As Etapas …
1 - Solubilização → Nesta etapa aquecemos o material
acima da temperatura solvus, se possível próximo da
temperatura solidus → Formação do sólido homogêneo.
30. Aula 11
Envelhecimento
2 - Resfriamento → O resfriamento deve ser rápido para
evitar a formação da fase secundária (θ) … os átomos não
conseguem difundir para regiões de nucleação → Forma-se
um sólido supersaturado (αSS) .
31. Aula 11
Envelhecimento
3 - Envelhecimento → Aquece o material a uma temperatura
abaixo da solvus, mantendo por um determinado tempo, e
devido a esta temperatura não ser elevada os átomos da fase
secundária se difundem formando os precipitados.
32. Aula 11
Resumindo …
Etapas de uma transformação de fase
→ Nucleação e Crescimento
Etapas do
Envelhecimento:
1) Homogeneização
2) Resfriamento Rápido
3) Precipitação
33. Aula 11
Tratementos
Térmicos de
Metais
Visão Geral!!!