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Diagrama TTT (Tempo, Temperatura, Transformação)
O diagrama de fases, como vimos, serve para nos dar a proporção e estrutura de fase em determinada temperatura, entretanto ele não mostra o tempo que cada reação leva para acontecer. Para isto existe um diagrama chamado TTT (tempo, temperatura , transformação)
1.1 Montando um diagrama TTT.
Vamos imaginar o gelo derretendo, já vimos que neste caso a temperatura se mantém constante e que existe um determinado tempo no qual o gelo vai iniciar o derretimento e uma temperatura que o gelo vai finalizar o derretimento. Vamos tratar um gráfico de temperatura contra o tempo colocando o tempo no eixo das ordenadas e a temperatura no eixo das abscissas, este esquema é demonstrado na figura 1.
Figura 1 : Idéia da montagem da TTT para a água
Em primeiro lugar vamos colocar em 0° C o ponto onde a água inicia o processo de desgelo e após vamos colocar o ponto (depois do tempo passado) que a água terminou de desgelar (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.
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1.2 Curvas TTT para aços.
Bem sabemos que existem 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. 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 0,77 %, que passa pelo o ponto quando a temperatura estiver em 727 C. Assim sendo vamos criar uma curva TTT para o aço com 0,77 % de C, seguindo o diagrama de fases podemos colocar os pontos em cada transformação de fase, e temos um total de 3 transformações, a primeira que é no ponto eutetoide propriamente dito onde a perlita e a ferrita passam para a austenita (na temperatura de 736 C) , a segunda onde a parte da austenita passa para estado líquido (na temperatura de 1394 C) e uma terceira fase onde 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 eutetoide é no diagrama traçar os pontos de inicio e mudança de fase para cada uma destas reações e após traçar as curvas.
Cuidado que no eixo das abscissas a escala é logarítimica enquanto no eixo das ordenadas a escala é normal. Como já falamos que em uma transformação de fase, o calor é latente, então concluímos que a é curva TTT é definida de maneira isotérmica. Tem diagramas TTT que nos mostram a dureza adquirida em cada fase.
Note que estas curvas nos dão as fases que o aço estará a cada momento, isto mesmo, momento !!!!, ou seja estamos falando de tempo!!!!.
1.3 Usando o diagrama TTT. Para usar um diagrama TTT primeiro devemos saber como é o resfriamento da peça, dependendo da composição química (que retrata a curva) e dependendo da velocidade de resfriamento (da maneira a qual a peça foi resfriada) nós conseguimos determinar a estrutura final do material, como veremos a seguir um tratamento térmico depende de 3 fatores, Temperatura alcançada, velocidade de resfriamento e composição química.
1.3.1 Temperatura alcançada : Como já deve ter ficado claro numa 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.
1.3.2 Velocidade de resfriamento : Conforme a velocidade de resfriamento (gradiente de resfriamento) se pode ou não chegar a uma fase, note que dependendo da fase em questão teoricamente poderíamos literalmente fazer e acontecer, ou seja, teoricamente poderíamos resfriar super rápido uma peça até uma determinada temperatura, e depois reduzir seu resfriamento, mas na pratica isto seria praticamente impossível.
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1.3.5 Definindo fases em um diagrama TTT.
Para definir a fase num diagrama TTT basta traçar a reta do resfriamento e ver em que fase vai chegar, por exemplo veja o diagrama TTT abaixo e veja as duas retas que o cortam. A figura 3 exemplifica uma curva TTT para as diversas fases de um aço.
g Figura 3 : TTT para aço
Na curva 1, vemos um resfriamento rápido, alto grau de resfriamento, assim sendo não existe tempo para que a estrutura se transforme em outra fase a não ser martensita, já na curva 2 existe a formação de ferrita mais perlita, notamos que a curva corta em austenita mais pertlita, mas se lembrarmos do diagrama de fases, baixando a temperatura da austenita ela vira ferrita mais perlita.
Bainita É uma microestrutura formado pela rápido resfriamento da austenita, em temperaturas que variam de 200 a 540° C, esta fase é formada por cementita e ferrita no formato de vagem. Ela é mais dura e mais resistente a tração que a perlita pois possui partículas menores de ferrita. Se esta for formada acima de 300 C será chamada de bainita inferior, caso contrário será chamada de bainita superior. A bainita sempre se apresenta junto de outra micro constituintes.
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Exercícios
1 ) Na figura abaixo identifique a seqüência dos resfriamentos. a) 100 % martensita b) Perlita + ferrita + bainita c) Perlita + ferrita d) 50 % martensita + 50 % bainita
- Como você compreende a curva TTT , como ela foi criada e como a usar.
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