Martensita - Apostilas - Engenharia Mecanica, Notas de estudo de Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Bossa_nova
Bossa_nova4 de Março de 2013

Martensita - Apostilas - Engenharia Mecanica, Notas de estudo de Engenharia Mecânica. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas de engenharia mecanica sobre o estudo do conceito di Martensita, definição, caracteristicas, transformação.
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Na fabricação do aço, Martensita é uma uma fase metaestável composta por ferro que está supersaturada com carbono e que é o produto de uma transformação sem difusão (atérmica) da austenita.

É formada quando ligas ferro - carbono austenitizadas são resfriadas rapidamente ( como no tratamento térmico de têmpera). É uma estrutura monofásica(TCC),tetragonal de corpo centrado, porque se encontra em equilíbrio, resultante de uma transformação sem difusão da austenita. A dureza da martensita depende do teor de carbono e dos elementos de liga do aço, sendo que um maior teor de carbono resultará em uma martensita de maior dureza. Os elementos de liga presentes em um determinado tipo de aço, determinam sua temperabilidade, ou seja, qual a velocidade de resfriamento necessária, a partir da temperatura de austenitização, para que toda a austenita se transforme em martensita. Maiores teores de elementos de certos liga resultam em maior temperabilidade. A martensita, no estado pós têmpera, praticamente nunca é utilizada, sendo necessária a aplicação de um tratamento térmico posterior a têmpera. Este tratamento térmico, denominado revenimento, tem como objetivos aliviar as tensões geradas pela formação da martensita, além de reduzir sua dureza, para os valores especificados pelo projeto. Portanto, como resultado do tratamento térmico de têmpera, espera-se a formação de uma microestrutura totalmente martensítica, com a maior dureza que possa ser atingida pelo aço tratado. Depois, no revenimento, em função do tempo de tratamento e da temperatura, atinge-se a dureza desejada.

Se a austenita se transforma abaixo de aproximadamente 220°C, a difusão e, conseqüentemente, a formação de mistura ferrita-cementita, ocorrem tão lentamente que um novo tipo de transformação de fase é favorecido. A austenita transforma-se quase instantaneamente numa nova fase, altamente distorcida, chamada martensita. A transformação em martensita não ocorre por difusão, mas por um cisalhamento e uma expansão da rede da austenita. Os grãos de martensita nucleiam e crescem a uma taxa muito alta, próxima à velocidade do som, no interior da matriz da austenita.

Como a martensita é uma fase longe do equilíbrio, ela não aparece no diagrama de fase Fe (ferro)- (carbeto de ferro) apresentado na Figura 16.s, Tópico 16.17. A transformação da austenita em martensita está representada no diagrama de transformação isotérmica, para uma liga ferro-carbono de composição eutetóide, apresentado na Figura 16.t. Como a transformação martensítica não ocorre por difusão e é instantânea, ela está representada por linhas horizontais. As linhas identificadas por M (início), M (%50) e M (%90), 50 e 90% da transformação de austenita em martensita. A natureza horizontal e linear dessas linhas indica que a transformação martensítica é função da temperatura e não depende do tempo. A estrutura cristalina da martensita é tetragonal de corpo centrado (TCC) (veja Figura 3.a.1, Capítulo 3, Estrutura Cristalina) que pode ser encarada como uma rede de ferrita (CCC, cúbica de corpo centrado), distorcida por átomos de carbono aprisionados devido à altíssima velocidade da formação. A Figura 16.z.1 apresenta microestruturas martensíticas.

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A martensita é extremamente dura e, portanto, é uma estrutura desejável para os aços usados em ferramentas e maquinário do todos os tipos. A região de máxima velocidade de transformação corresponde ao “joelho ou nariz” da Figura 16.t, algumas vezes chamado de “nariz da perlita”. Mas, resfriar bruscamente um material quente, só é possível, obviamente, para objetos pequenos. Além disso, o resfriamento deixa grandes tensões residuais, trincando, algumas vezes, a superfície e o interior do material. Para formar a martensita em menores velocidades de resfriamento, o nariz da perlita deve ser movido para a direita (isto é, as velocidades de formação da perlita e bainita devem ser reduzidas). Esta redução é o objetivo da adição de vários elementos de liga que são usados nos “aços-ferramentas”. Uma adição desejável é aquela que move o nariz da perlita para a direita sem alterar as linhas (início da decomposição da austenita em martensita) e (final da decomposição da austenita em martensita). Pode-se assim obter martensita com menores velocidades de resfriamento. Temperabilidade é o nome que se dá à facilidade com que se forma a martensita numa determinada liga. Quando adicionados em pequenas porcentagens, o manganês (Mn), o cromo (Cr), o níquel (Ni), o vanádio (V) e o molibdênio (Mo), dentre outros, aumentam a temperabilidade.

A transformação da austenita em martensita está representada no diagrama de transformação isotérmica, para uma liga ferro-carbono de composição eutetóide, apresentado na Figura 16.t. Como a transformação martensítica não ocorre por difusão e é instantânea, ela está representada por linhas horizontais. As linhas identificadas por M (início), M (%50) e M (%90), 50 e 90% da transformação de austenita em martensita. A natureza horizontal e linear dessas linhas indica que a transformação martensítica é função da temperatura e não depende do tempo. A estrutura cristalina da martensita é tetragonal de corpo centrado (TCC) Estrutura Cristalina) que pode ser encarada como uma rede de ferrita (CCC, cúbica de corpo centrado), distorcida por átomos de carbono aprisionados devido à altíssima velocidade da formação.

A martensita é extremamente dura e, portanto, é uma estrutura desejável para os aços usados em ferramentas e maquinário do todos os tipos. A região de máxima velocidade de transformação corresponde ao “joelho ou nariz” da Figura 16.t, algumas vezes chamado de “nariz da perlita”. Mas, resfriar bruscamente um material quente, só é possível, obviamente, para objetos pequenos. Além disso, o resfriamento deixa grandes tensões residuais, trincando, algumas vezes, a superfície e o interior do material. Para formar a martensita em menores velocidades de resfriamento, o nariz da perlita deve ser movido para a direita (isto é, as velocidades de formação da perlita e bainita devem ser reduzidas). Esta redução é o objetivo da adição de vários elementos de liga que são usados nos “aços-ferramentas”. Uma adição desejável é aquela que move o nariz da perlita para a direita sem alterar as linhas

Pode-se assim obter martensita com menores velocidades de resfriamento. Temperabilidade é o nome que se dá à facilidade com que se forma a martensita numa determinada liga. Quando adicionados em pequenas porcentagens, o manganês (Mn), o cromo (Cr), o níquel (Ni), o vanádio (V) e o molibdênio (Mo), dentre outros, aumentam a temperabilidade.

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