Os materiais modernos podem ser divididos em quatro categorias: metais, polímeros, ceramicas e materiais compósitos. Apesar do rápido desenvolvimento de materiais de macromoléculas, o a?o ainda é o material mais utilizado e mais importante na tecnologia de engenharia atual. Que fatores determinam a posi??o dominante dos materiais de a?o? Agora vamos apresentá-lo em detalhes.

O ferro e o a?o s?o extraídos do minério de ferro, rico em fontes e de baixo pre?o. Ferro e a?o, também conhecido como liga ferro-carbono, é uma liga composta de ferro (Fe) e carbono (C), silício (Si), manganês (Mn), fósforo (P), enxofre (S) e outros pequenos elementos (Cr, V, etc.). Várias estruturas metalográficas podem ser obtidas ajustando o conteúdo de vários elementos no processo de tratamento térmico e de a?o (quatro queimas: têmpera, recozimento, revenimento, normaliza??o), de modo que o a?o tenha propriedades físicas diferentes. A estrutura observada ao microscópio metalográfico é chamada de estrutura metalográfica do a?o após amostragem, retifica??o, polimento e ataque com um agente corrosivo específico. Os segredos dos materiais de a?o est?o escondidos nessas estruturas.

        No sistema Fe-Fe3C, ligas ferro-carbono com diferentes composi??es podem ser preparadas. Suas estruturas de equilíbrio s?o diferentes em diferentes temperaturas, mas s?o compostas por várias fases básicas (ferrita F, austenita A e cementita Fe3C). Essas fases básicas s?o combinadas na forma de misturas mecanicas, formando uma rica e colorida estrutura metalográfica em a?o. Existem oito estruturas metalográficas comuns:

I. Ferrite

 A solu??o sólida intersticial formada pela dissolu??o do carbono no intersticial da rede a-Fe é chamada de ferrita, que pertence à Estrutura BCC e tem distribui??o de gr?os poligonal equiaxial, que é expressa pelo símbolo F. Sua estrutura e propriedades s?o semelhantes ao ferro puro. Tem boa plasticidade e tenacidade, mas sua resistência e dureza s?o menores (30-100 HB). Em liga de a?o, é uma solu??o sólida de carbono e elementos de liga em alfa-Fe. A solubilidade do carbono em alfa-Fe é muito baixa. Na temperatura AC1, a solubilidade máxima do carbono é 0,0218%, mas com a diminui??o da temperatura, a solubilidade diminui para 0,0084%. Portanto, a terceira cementita aparece no contorno de gr?o da ferrita sob condi??o de resfriamento lento. Com o aumento do teor de carbono no a?o, o número de ferrita diminui e o número de perlita aumenta. Neste momento, a ferrite é rede e crescente.

Ⅱ.Austenita

 A solu??o sólida intersticial formada pela dissolu??o do carbono no espa?o intersticial da rede gama-Fe é chamada de austenita. Tem uma estrutura cúbica de face centrada e é uma fase de alta temperatura, que é representada pelo símbolo A. A austenita tem uma solubilidade máxima de 2,11% C a 1148 C e solu??o sólida de 0,77% C a 727 C. Sua resistência e dureza s?o superior à da ferrita, sua plasticidade e tenacidade s?o boas e n?o é magnética. Suas propriedades mecanicas específicas est?o relacionadas ao teor de carbono e tamanho de gr?o, geralmente 170-220 HBS, = 40-50%. O a?o TRIP é um a?o desenvolvido com base na boa plasticidade e flexibilidade da austenita. A transforma??o induzida por deforma??o e a plasticidade induzida por transforma??o da austenita retida s?o usadas para melhorar a plasticidade da chapa de a?o e a conformabilidade da chapa de a?o. A austenita em a?os estruturais carbono ou ligas se transforma em outras fases durante o resfriamento. Somente após cementa??o e têmpera em alta temperatura de a?os de alto carbono e a?os cementados é que a austenita pode permanecer no entreferro martensita, e sua estrutura metalográfica é branca por n?o ser fácil de ser erodida.

Ⅲ. Cementita

 A cementita é um composto metálico sintetizado por uma certa propor??o de carbono e ferro. A fórmula molecular Fe3C mostra que seu teor de carbono é 6,69%, e (Fe, M) 3C é formado na liga. A cementita é dura e quebradi?a, sua plasticidade e tenacidade ao impacto s?o quase zero, sua fragilidade é muito alta e sua dureza é de 800HB. Em ferro e a?o, a distribui??o geralmente é em rede, semi-rede, floco, agulha-floco e granular.

 4. Perlita

 A perlita é uma mistura mecanica de ferrita e cementita, expressa no símbolo P. Suas propriedades mecanicas est?o entre ferrita e cementita, com alta resistência, dureza moderada e certa plasticidade. A perlita é um produto da transforma??o eutetóide em a?o. Sua morfologia é que a ferrita e a cementita est?o dispostas em camadas como impress?es digitais. De acordo com o padr?o de distribui??o dos carbonetos, pode ser dividido em dois tipos: perlita em flocos e perlita esférica.

 uma. Perlita em flocos: Pode ser dividida em três tipos: floco grosso, floco médio e floco fino.

b. Perlita esférica: obtida por recozimento esferoidizado, a cementita é esferoidizada e distribuída na matriz ferrítica. o tamanho dos esferóides de cementita depende do processo de recozimento de esferoidiza??o, especialmente da taxa de resfriamento. A perlita esférica pode ser dividida em quatro tipos: esférica grossa, esférica, esférica fina e pontuada.

V. Bainita

Bainita é o produto da transforma??o da austenita abaixo da zona de transforma??o da perlita e acima do ponto MS na zona de temperatura média. A bainita é uma mistura mecanica de ferrita e cementita, uma estrutura entre perlita e martensita, expressa no símbolo B. De acordo com a temperatura de forma??o, pode ser dividida em bainita granular, bainita superior (B superior) e bainita inferior (B inferior). A bainita granulada tem baixa resistência, mas boa tenacidade. bainita inferior tem alta resistência e boa tenacidade. a bainita granular tem a pior tenacidade. A morfologia da bainita é variável. De acordo com suas características de forma, a bainita pode ser dividida em três tipos: pena, agulha e granular.

uma. Bainita superior:

A bainita superior é caracterizada pelo arranjo paralelo da tira de ferrita, com tira fina (ou haste curta) de cementita paralela ao eixo da agulha da ferrita, emplumada.

b. Bainita inferior:

floco de agulha fina, com certa orienta??o, mais vulnerável à eros?o do que a martensita temperada, muito semelhante à martensita temperada, muito difícil de distinguir ao microscópio de luz, fácil de distinguir ao microscópio eletr?nico. carboneto precipita em ferrita acicular, e sua orienta??o de alinhamento é de 55 a 60 graus com o eixo longo da folha de ferrita, a bainita inferior n?o contém gêmeos, há mais deslocamentos.

c. Bainita granulada:

Ferrite com forma poligonal e muitas estruturas irregulares semelhantes a ilhas. Quando a austenita do a?o é resfriada a um pouco mais alta que a temperatura de forma??o da bainita superior, alguns átomos de carbono da ferrita precipitada migram da ferrita para austenita através do limite de fase ferrita/austenita, o que torna a austenita desigualmente rica em carbono, restringindo assim a transforma??o de austenita a ferrita. Essas regi?es de austenita s?o geralmente em forma de ilha, granulares ou em tiras, distribuídas na matriz de ferrita. Durante o resfriamento contínuo, de acordo com a composi??o da austenita e as condi??es de resfriamento, a austenita em fardos de gr?os pode sofrer as seguintes altera??es.

(i) Decomposi??o em ferrite e carboneto no todo ou em parte. Sob o microscópio eletr?nico, carbonetos granulares, em bast?o ou em pequenos blocos com distribui??o multidirecional dispersiva podem ser vistos.

(ii) transforma??o parcial em martensita, que é totalmente amarela ao microscópio de luz.

(iii) ainda retém austenita rica em carbono.

Carbonetos granulares s?o distribuídos na matriz de ferrita da bainita granular (a estrutura da ilha era originalmente austenita rica em carbono, que foi decomposta em ferrita e carboneto quando resfriada, ou transformada em martensita ou permaneceu em partículas de austenita ricas em carbono). Bainita de penas, matriz de ferrita, carboneto de tira precipitado na margem da folha de ferrita. Bainita inferior, ferrita acicular com carboneto de floco pequeno, carboneto de floco na ferrita do eixo longo é de aproximadamente 55 ~ 60 graus de angulo. 

VI. TECIDO DE WEISHER

A estrutura de Widmanstatten é um tipo de estrutura superaquecida, que consiste em agulhas de ferrite que se cruzam cerca de 60 graus e embutidas na matriz de a?o. A estrutura grosseira de Widmanstatten diminui a plasticidade e a tenacidade do a?o e aumenta sua fragilidade. No a?o hipoeutetóide, gr?os grosseiros s?o formados por superaquecimento e precipitam rapidamente ao resfriar. Portanto, além da precipita??o da rede ao longo do contorno de gr?o da austenita, algumas ferritas s?o formadas de contorno de gr?o a gr?o de acordo com o mecanismo de cisalhamento e precipitadas separadamente em agulhas. A estrutura desta distribui??o é chamada de estrutura de Widmanstatten. Quando o a?o supereutetóide superaquecido é resfriado, a cementita também se estende do contorno de gr?o ao gr?o e forma a estrutura de Widmanstatten.

Ⅶ. Martensita

A solu??o sólida supersaturada de carbono em alfa-Fe é chamada martensita. A martensita possui alta resistência e dureza, mas sua plasticidade é baixa, quase zero. N?o pode suportar a carga de impacto expressa pelo símbolo M. A martensita é o produto do resfriamento rápido da austenita subresfriada e da transforma??o do modo de cisalhamento entre os pontos MS e Mf. Neste momento, o carbono (e os elementos de liga) n?o podem se difundir no tempo, apenas da rede (centro da face) do gamma-Fe para a rede (centro do corpo) do alfa-Fe, ou seja, a solu??o sólida (austenita) de carbono em gama-Fe para a solu??o sólida de carbono em alfa-Fe. Portanto, a transforma??o da martensita é baseada nas características metalográficas da martensita, que pode ser dividida em martensita ripada (baixo carbono) e martensita acicular.

uma. ripa martensita:

também conhecido como martensita de baixo carbono. Tiras finas de martensita de aproximadamente o mesmo tamanho s?o alinhadas em paralelo para formar feixes de martensita ou domínios de martensita. a diferen?a de orienta??o entre domínios e domínios é grande, e vários domínios com diferentes orienta??es podem ser formados em um gr?o de austenita primitivo. Devido à alta temperatura de forma??o de martensita de ripas, o fen?meno de auto-revenimento ocorrerá inevitavelmente no processo de resfriamento, e carbonetos precipitar?o na martensita formada, por isso é vulnerável à eros?o e escurecimento.

 b. martensita acicular:

também conhecida como martensita em flocos ou martensita de alto carbono, suas características básicas s?o: a primeira folha de martensita formada em um gr?o de austenita é relativamente grande, muitas vezes em todo o gr?o, o gr?o de austenita é dividido, de modo que o tamanho da martensita formada posteriormente é limitado , de modo que o tamanho da martensita em flocos varia, distribui??o irregular. A martensita acicular é formada em uma determinada dire??o. Há um cume médio na agulha de martensita. Quanto maior o teor de carbono, mais óbvia é a martensita. Ao mesmo tempo, há austenita retida branca entre a martensita.

 c. A martensita formada após a têmpera também pode formar três estruturas metalográficas especiais após a têmpera:

(i) Martensita temperada:

o compósito de folha de martensita formado durante a têmpera (com uma estrutura cristalina de centro de corpo tetragonal) que é decomposto na primeira fase de revenimento, no qual o carbono é dissolvido na forma de carbonetos de transi??o, e folhas de carboneto de transi??o extremamente finas dispersas no sólido matriz de solu??o (cuja estrutura cristalina mudou para cubo centrado no corpo) (a interface com a matriz é uma interface coerente) Estrutura de fase. este tipo de estrutura n?o pode distinguir sua estrutura interna mesmo quando ampliada para a amplia??o máxima sob microscópio metalográfico (óptico), só pode ver que toda a sua estrutura é agulha preta (a forma da agulha preta é basicamente a mesma que a da agulha branca formada durante o resfriamento). Esse tipo de agulha preta é chamado de “martensita temperada”.

(ii) Troostita temperada:

produto da martensita temperada temperada a média temperatura, caracterizada pelo desaparecimento gradual da forma de agulha da martensita, mas ainda vagamente visível (liga de a?o contendo cromo, sua temperatura de recristaliza??o de ferrita de liga é maior, por isso ainda mantém a forma de agulha), carbonetos precipitados s?o pequenos , difícil de distinguir ao microscópio de luz, as partículas de carboneto só podem ser vistas ao microscópio eletr?nico, pólo Suscetível à eros?o e escurecimento dos tecidos. Se a temperatura de revenimento for maior ou mantida por mais tempo, as agulhas ficar?o brancas. Neste momento, os carbonetos estar?o concentrados na borda das agulhas, e a dureza do a?o será um pouco menor e a resistência diminuirá.

(iii) sorbita temperada:

produto de martensita temperada revenida em alta temperatura. Suas características s?o: carbonetos granulares finos s?o distribuídos na matriz de sorbita, que podem ser claramente distinguidos ao microscópio de luz. Esse tipo de estrutura, também conhecida como estrutura condicionada, possui uma boa combina??o de resistência e tenacidade. Quanto mais finos os carbonetos finos na ferrita, maior a dureza e resistência, e pior a tenacidade. pelo contrário, quanto menor a dureza e resistência, e maior a tenacidade.

Ⅷ.Ledeburita

As misturas eutéticas em ligas FERROCARBON, ou seja, ligas FERROCARBON líquidas com uma fra??o mássica de carbono (conteúdo de carbono) de 4,3%, s?o chamadas ledeburita quando as misturas mecanicas de austenita e cementita cristalizam simultaneamente do líquido a 1480 graus Celsius. Como a austenita se transforma em perlita a 727 C, a ledeburita é composta de perlita e cementita à temperatura ambiente. Para distinguir a ledeburita acima de 727 C é chamada de ledeburita de alta temperatura (L d), e a ledeburita abaixo de 727 C é chamada de ledeburita de baixa temperatura (L'd). As propriedades da ledeburita s?o semelhantes às da cementita com alta dureza e baixa plasticidade.