Diagrama TTT (temperatura, tempo e transformação.

Teoria Completa

Fala aiiiii pessoal!

Como vimos até então o nosso querido e amado diagrama de fases serviu para entendermos a proporção e estrutura de fase em uma determinada temperatura, porém não temos a informação de quanto tempo leva cada reação, e isso podemos obter no diagrama TTT.

Partiu entender melhor este diagrama? :D

Esboçando o diagrama TTT

Imaginem um cubo de gelo derretendo, a temperatura se mantém e a partir de um determinado tempo o gelo vai iniciar o derretimento e uma determinada temperatura que o gelo vai finalizar o derretimento. Vamos ver isso em um gráfico de temperatura contra o tempo ?

Vamos ver isso em um gráfico de temperatura contra o tempo?

Temos que começar colocando a temperatura no eixo “Y” começando no 0° C (ponto onde a água inicia o processo de desgelo) e após vamos colocar o ponto em um tempo (Ti) no eixo “x” quando o gelo começa a derreter e um ponto (Tf) em “x” respectivo ao tempo que o gelo terminou de descongelar (neste ponto a temperatura ficou constante). Após vamos colocar em 100° C o ponto inicial onde a água iniciou a evaporação e depois de certo tempo vamos colocar no gráfico o ponto em que a água finalizou a evaporação, com isto traçamos duas curvas, uma inicial e outra final, esta é chamada de curva TTT e serve para mostrar transformações de fases em determinadas estruturas. Neste caso, como exemplificação, um cubo de gelo.

Curvas TTT para aços

Agora brincando com brincadeiras de gente grande, vamos ver essas curvas para os aços? Os aços podem apresentar diversas transformações de fases para um aço dependendo da temperatura, o próprio diagrama de fases nos mostra isto, mas ele não faz menção ao tempo para cada transformação. Interessante seria sabermos quanto tempo o material pode ficar a uma determinada temperatura, sem que ocorra a mudança de fase (caso isso não seja o que você queira).

O primeiro passo é tendo um diagrama de fases em mãos, (no caso vai ser usado o diagrama Fe – C) é escolher uma determinada proporção de carbono, podemos usar a proporção de 0,776 %, que passa pelo o ponto quando a temperatura estiver em 727° C.

Assim temos uma curva TTT para o aço com 0,76 % de C, seguindo o diagrama de fases podemos colocar os pontos em cada transformação de fase, e temos um total de 3 transformações:

  • 1°: no ponto esteroide a perlita e a ferrita passam para a austenita (na temperatura de 736 C)
  • 2°: parte da austenita passa para estado líquido (na temperatura de 1394° C)
  • 3°: todo o resto da austenita passa para estado líquido na temperatura de 1495° C.

O primeiro passo para traçar uma curva de TTT para o aço eutetóide é no diagrama traçar os pontos de início e mudança de fase para cada uma destas reações e após traçar as curvas.

  • No eixo das abscissas (x) a escala é logarítmica
  • No eixo das ordenadas (Y) a escala é normal.
  • Estas curvas nos dão as fases que o aço estará a cada momento, isto mesmo, momento !!!!, ou seja estamos falando de tempo!!!

Aplicando o diagrama TTT

Para aplicarmos estas curvas de TTT é importante sabermos como é o resfriamento da peça, dependendo da composição química e dependendo da velocidade de resfriamento nós conseguimos determinar a estrutura final do material. Relembrando o tratamento térmico depende de 3 fatores: Temperatura alcançada e composição química.

  • Temperatura
  • Em uma curva TTT, a temperatura alcançada marca o ponto inicial de onde se deve iniciar o processo de resfriamento, não adiantaria nada tentar modificar uma fase se a temperatura final que a peça for aquecida for de 300°C, assim nada seria modificado. Temperatura muito baixa ☹

  • Composição química

Sabia que essas curvas podem se deslocar para direita ou esquerda? Isso vai acontecer dependendo da composição química do material. Por exemplo: quanto mais carbono o material apresentar, a curva tenderá a ir mais para a direita, favorecendo a formação da martensita.

Caso contrário as curvas tendem para a esquerda, sendo difícil a têmpera do material neste caso ☹.

Expandir

Exercício Resolvido #1

Elaboração própria

No diagrama TTT quais são os parâmetros variáveis e qual parâmetro é mantido constante?

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Os parâmetros variáveis são: Temperatura, tempo, transformação.

Passo 2

O parâmetro constante é a composição química

Resposta

Os parâmetros variáveis: Temperatura, tempo, transformação (TTT).

O parâmetro constante: composição química

Exercício Resolvido #2

Elaboração própria

Explique sucintamente o que é um diagrama tempo-temperatura-transformação (TTT).

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

O diagrama tempo-temperatura-transformação (TTT) é formado de curvas que apresentam o início e término de transformações microestruturais dos aços, advindas de tratamentos térmicos para uma determinada temperatura e tempo.

Resposta

Diagrama que descreve o que acontece com o aço, por meio de um resfriamento a diferentes velocidades, em diversas temperaturas

Exercício Resolvido #3

Elaboração própria

Determine os fatores que influenciam na transformação das curvas TTT.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Teor de carbono, tamanho dos grãos e a homogeneidade da austenita. Os elementos de liga (com exceção do cobalto) que são adicionados nos aços, deslocam as curvas de início e fim da transformação para a direita, o que significa que o processo será mais demorado.

Resposta

Teor de carbono, tamanho dos grãos, homogeneidade da austenita e os elementos de liga.

Exercício Resolvido #4

Elaboração própria

Descreva como pode é a Construção Diagrama TTT.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Aquecer o corpo de provas metalográfico até o campo austenítico por um tempo suficiente para que a mesma se homogeneíze, depois é resfriada rapidamente, normalmente por imersão em banho de sal fundido, até uma dada temperatura de transformação isotérmica.

Passo 2

As amostras mantidas em tempos mais curtos se transformam completamente em martensita durante o resfriamento. A Austenita, nas amostras mantidas por longos períodos de tempo, se transformará em Ferrita, Cementita ou perlita.

Passo 3

Finalmente, após mantidos por um longo período de tempo, numa dada temperatura, e não constatada a presença da Martensita o final da transformação pode ser estabelecido. Quando este procedimento é repetido para uma larga faixa de temperaturas, então o diagrama TTT está completo.

Resposta

Aquecimento dos corpos de prova e depois resfriada em banho de sal fundido, até o desaparecimento da martensita. Repetido em grande escala em diferentes faixas de temperaturas, tem-se o diagrama TTT.

Exercício Resolvido #5

Elaboração própria

Sobre os fatores que influenciam no diagrama TTT determine a opção correta:

  1. Aumento do teor de carbono, a curva desloca-se para a esquerda.
  2. Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as reações
  3. Quanto maior o tamanho de grão, mais rápida será a transformação total da austenita, deslocando a curva para a esquerda
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Aumento do teor de carbono, a curva desloca-se para a direita.

Passo 2

Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as reações

Passo 3

Quanto maior o tamanho de grão, mais demorada será a transformação total da austenita, deslocando a curva para a direita

Resposta

Alternativa B

Exercício Resolvido #6

IFRS-SC- DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL-MECÂNICA ENGENHARIA MECATRÔNICA

Indique as microestruturas formadas nas curvas de resfriamento abaixo mostradas

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

  1. 100% martensita;
  2. 100% martensita;
  3. Perlita + martensita;
  4. Passo 2

  5. Perlita fina;
  6. Perlita;
  7. Perlita grosseira.

Resposta

  1. 100% martensita;
  2. 100% martensita;
  3. Perlita + martensita;
  4. Perlita fina;
  5. Perlita;
  6. Perlita grosseira.

Exercício Resolvido #7

IFRS-SC- DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL-MECÂNICA ENGENHARIA MECATRÔNICA

No diagrama abaixo indique o significado de cada região (a até e) do diagrama?

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

  1. Austenita estável
  2. austenita instável;
  3. Passo 2

  4. Perlita;
  5. Bainita;
  6. Martensita.

Resposta

  1. Austenita estável
  2. austenita instável
  3. Perlita;
  4. Bainita;
  5. Martensita.

Exercício Resolvido #8

IFRS-SC- DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL-MECÂNICA ENGENHARIA MECATRÔNICA

No diagrama abaixo indique o significado de cada linha (1 até 7) do diagrama.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

  1. Linha A1;
  2. Início da transformação da austenita em perlita;
  3. Fim da transformação da austenita em perlita;
  4. Passo 2

  5. Início da transformação da austenita em bainita
  6. Fim da transformação da austenita em bainita;
  7. Início da transformação da austenita em martensita;
  8. Fim da transformação da austenita em martensita

Resposta

  1. Linha A1;
  2. Início da transformação da austenita em perlita;
  3. Fim da transformação da austenita em perlita;
  4. Início da transformação da austenita em bainita
  5. Fim da transformação da austenita em bainita;
  6. Início da transformação da austenita em martensita;
  7. Fim da transformação da austenita em martensita

Exercício Resolvido #9

Livro Callister, Problema 10.1

Cite os dois estágios envolvidos na formação das partículas de uma nova fase. Descreva sucintamente cada um desse estágios.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Os dois estágios envolvidos na formação de partículas de uma nova fase são nucleação e crescimento. O processo de nucleação envolve a formação de partículas normalmente muito pequenas da nova fase que é estável e capaz de crescimento contínuo.

O estágio de crescimento é simplesmente o aumento no tamanho das novas partículas de fase.

Resposta

Os dois estágios envolvidos na formação de partículas de uma nova fase são nucleação e crescimento. O processo de nucleação envolve a formação de partículas normalmente muito pequenas da nova fase que é estável e capaz de crescimento contínuo.

O estágio de crescimento é simplesmente o aumento no tamanho das novas partículas de fase.

Exercício Resolvido #10

Callister - Ciência e Engenharia de Materiais. Uma Introdução – 8ªEd – Capitulo 10 – Perguntas e Problemas

Usando o diagrama de transformação isotérmica para um aço contendo 0,45 % p   C ( F i g u r a   10.39 ). determine a microestrutura final (em termos somente dos microconstituintes presentes) de uma pequena amostra que tenha sido submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, assuma que a amostra estava a 845 ° C   ( 1550   F ) e que ela foi mantida nessa temperatura durante tempo suficiente para atingir uma estrutura totalmente austenítica e homogênea.

  1. Resfriamento rápido até 250 ° C   ( 480 ° F ) , manutenção por 10 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  2. Resfriamento rápido até 700 ° C   ( 1290 ° F ) , manutenção por 30   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  3. Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção por 500   s e, então tempera até a temperatura ambiente.
  4. Resfriamento rápido até 700 ° C   ( 1290 ° F ) , manutenção nessa temperatura durante 10   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  5. Resfriamento rápido até 650 ° C   ( 1200 ° F ) , manutenção nessa temperatura durante 3   s resfriamento rápido até 400 ° C   ( 750 ° F ) , manutenção por 10   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  6. Resfriamento rápido até 450 ° C   ( 840 ° F ) , manutenção por 10   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  7. Resfriamento rápido até 625 ° C   ( 1155 ° F ) , manutenção por 1   s e, cantão, têmpera até a temperatura ambiente.
  8. Resfriamento rápido até 625 ° C   ( 1155 ° F ) , manutenção nessa temperatura durante 10 s , rastreamento rápido até 400 ° C   ( 750 ° F ) , manutenção nessa tem temperatura 5   s e, então, tempera até a temperatura ambiente.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Acompanhe comigo a partir da F i g u r a   10.39 do seu livro. Para o item (a) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   250 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   10 3   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 250 ° C   e mantivermos essa condição por 10 3   s , entraremos cruzaremos a temperatura M s e a austenita será totalmente convertida em martensita.

A microestrutura resultante será de 100 % martensita.

Passo 2

Para o item (b) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   700 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   30   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 700 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 30   s entraremos na zona que constitui uma mistura de A u s t e n i t a + F e r r i t a .

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s e a austenita restante será transformada em martensita.

A microestrutura resultante será de Ferrita proeutetóide e martensita.

.

Passo 3

Para o item (c) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   400 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   500   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 400 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 500   s , podemos dizer que de 100 % da austenita se converterá na estrutura bainita.

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s e porém, como não há mais austenita, nada acontecerá.

A microestrutura resultante será de 100 % de bainita

Passo 4

Para o item (d) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   700 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   10 5   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 700 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 10 5   s , a partir da literatura, sabemos que este procedimento forma a cementita globulizada, também conhecida como esferoidita.

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s e porém, como não há mais austenita, nada acontecerá.

A microestrutura resultante será de 100 % esferoidita.

Passo 5

Para o item (e) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   650 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   3   s ⇒ R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   400 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   10   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 650 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 3   s entraremos na zona de mistura contendo A u s t e n i t a + P e r l i t a . Contendo também ferrita residual.

A austenita restante é resfriada rapidamente até 400 ° C e mantida assim por 10   s entrando na região de mistura contendo A u s t e n i t a + B a i n i t a .

Após a tempera, a austenita se transforma em martensita, obtemos, portanto, a seguinte microestrutura:

Ferrita, perlita, bainita e martensita.

Passo 6

Para o item (f) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   450 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   10   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 450 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 10   s entraremos na zona de mistura contendo A u s t e n i t a + B a i n i t a .

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s , e a austenita que não se transformou anteriormente em bainita, será transformada em martensita.

A microestrutura resultante será de bainita e martensita.

Passo 7

Para o item (g) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   625 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   1   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 625 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 1   s entraremos na zona de mistura contendo A u s t e n i t a + P e r l i t a e ferrita residual.

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s , e a austenita que não se transformou anteriormente em perlita, será transformada em martensita.

A microestrutura resultante será de ferrita, perlita e martensita.

Passo 8

Para o item (h) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   625 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   10   s ⇒ R e s f r i a m e n t o   a t é   400 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   5   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 625 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 10   s toda a austenita será transformada em uma parte de ferrita residual e a maior parte de perlita.

O resfriamento a 400 ° C e a manutenção por 5   s não convertem surtem efeito, pois não há mais austenita para ser transformada.

A tempera também não possui efeito de transformação.

Portanto, a microestrutura final seria de Ferrita e perlita.

Resposta

  1. 100 % martensita.
  2. Ferrita proeutetóide e martensita.
  3. 100 % de bainita.
  4. 100 % esferoidita.
  5. Ferrita, perlita, bainita e martensita.
  6. Bainita e martensita.
  7. Ferrita, perlita e martensita.
  8. Ferrita e Perlita.

Exercício Resolvido #11

Callister - Ciência e Engenharia de Materiais. Uma Introdução – 8ªEd – Capitulo 10 – Perguntas e Problemas

Faça uma cópia do diagrama de transformação isotérmica para uma liga ferro-carbono com composição eutetoide e então esboce e identifique nesse diagrama as trajetórias tempo-temperatura para produzir as seguintes microestruturas:

(a) 42 % ferrita proeutetoide e 50 % perlita grosseira.

(b) 50 % perlita fina e 50 % bainita.

(c) 100 %   martensita.

(d) 50 % martensita e 50 % austenita.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

O exercício nos pede para esboçar os caminhos para obter as microestruturas de cada item.

Para o item (a) precisamos de um caminho de transformação para obter 42 % ferrita proeutetoide e 50 % perlita grosseira:

Passo 2

Para o item (b) precisamos de um caminho de transformação para obter 50 % perlita fina e 50 % bainita:

Passo 3

Para o item (c) precisamos de um caminho de transformação para obter 100 % martensita:

Passo 4

Para o item (d) precisamos de um caminho de transformação para obter 50 % martensita e 50 % austenita:

Resposta

Esse conteúdo é exclusivo para cadastrados.

Cadastre-se grátis no maior portal de exatas do Brasil!

Relaxa, não vamos publicar nada no seu nome.

  • Resumões direto ao ponto
    Resumões
    direto ao ponto
  • Exercícios resolvidos passo a passo
    Exercícios resolvidos
    passo a passo
  • Videoaulas incríveis
    Videoaulas
    incríveis
  • Aulões Salva-Vidas
    Aulões
    Salva-Vidas