Aços Hipo e Hipereutetoide

Teoria Completa

E aiiiii galera!! Bom demais?

Vimos no tópico passado a microestrutura formada a partir do resfriamento lento de liga eutetoide. Agora veremos a microestrutura formada, também a partir do resfriamento lento, de ligas com a composição de carbono menor do que o ponto eutetoide e com composição de carbono maior do que o ponto eutetoide.

A primeira coisa que temos que ter em mente é a classificação adota. Ligas com composição de carbono menor do que 0,77% são consideradas hipoeutetoides. Já as ligas com composição de carbono maior do que 0,77% e menores do que 2,14%, são consideradas hipereutetoides.

Ligas Hipoeutetoides

Vamos resfriar lentamente um liga hipoeutetoide, com composição de C 0 , a partir do ponto c , conforme figura abaixo:

No ponto c nossa liga terá microestrutura de 100% austenita ( γ ). Ao chegarmos na linha MO começa a aparecer os primeiros grãos de ferrita (ferro- α ). Observe no ponto d os grãos de ferrita que se formam nos contornos de grão da austenita. À medida que vamos diminuindo a temperatura até chegar no ponto e teremos uma maior fração de ferrita formada e a austenita varia sua composição rapidamente até chegar na composição do eutetoide, isso ocorre, pois, a variação da linha MO e muito maior do que da linha MN, conforme podemos ver na figura abaixo. Chegando na linha NO, a austenita começa a se transformar em perlita, conforme vimos no tópico anterior. Essa transformação é a reação eutetoide, onde a austenita se transforma em dois sólidos, a ferrita ( α ) e a cementita ( F e 3 C ). Continuando o resfriamento e chegando no ponto f toda a austenita terá se transformado em perlita. Além da perlita formada, também teremos em nossa microestrutura grãos de ferrita que se formou antes da perlita.

Nos aços hipoeutetoides teremos de “tipo” de ferrita ( α ): a ferrita formada na reação eutetoide, conhecida como ferrita eutetoide, e a ferrita formada antes da reação. A ferrita formada antes da reação ganha um nome especial e é conhecida como ferrita proeutetoide.

Ligas Hipereutetoides

Vamos resfriar lentamente agora um aço de composição ( C 1 ) hipereutetoide a partir do ponto g .

No ponto g nossa liga terá microestrutura de 100% austenita ( γ ). Ao chegarmos na linha PO começa a aparecer os primeiros grãos de cementita ( F e 3 C ). Observe no ponto h os grãos de cementita que se formam nos contornos de grão da austenita. À medida que vamos diminuindo a temperatura até chegar na linha eutetoide os grãos de cementita vão crescendo. Chegando na linha eutetoide, a austenita restante começa a se transformar em perlita, conforme vimos para as ligas hipoeutetoide. Continuando o resfriamento e chegando no ponto i toda a austenita terá se transformado em perlita. Além da perlita formada, também teremos em nossa microestrutura grãos de cementita que se formou antes da perlita.

Da mesma maneira que a ferrita que forma antes da reação eutetoide é chamada de ferrita proeutetoide, nos aços hipereutetoide a cementita é chamada de cementita proeutetoide.

A figura acima mostra uma microestrutura de aço hipereutetoide. Nela podemos observar a “famosa” perlita e contornando os grãos a cementita proeutetoide.

Regra da alavanca para aços Hipo e Hipereutetoides

No tópico anterior vimos como utilizar a regra da alavanca para calcular as frações totais das fases ferrita e cementita. Agora veremos como calcular a quantidade de ferrita ou cementita proeutetoide.

Observe o diagrama abaixo!

Para calcularmos a fração mássica de perlita devemos fazer o seguinte procedimento:

  1. Traçar retas para as composições de: 0,022%p C, 0,76%p C, C 0 (composição hipoeutetoide) e C 1 (composição hipereutetoide)
  2. Calcular a fração total de ferrita e de cementita:
    1. Aço hipoeutetoide
    2. W α = U + V + X T + U + V + X = 6,70 - C 0 6,70 - 0,022

      W F e 3 C = T T + U + V + X = C 0 - 0,022 6,70 - 0,022

    3. Aço hipoeutetoide
  3. W α = X T + U + V + X = 6,70 - C 1 6,70 - 0,022

    W F e 3 C = T + U + V T + U + V + X = C 1 - 0,022 6,70 - 0,022

  4. Calcular a fração de ferrita proeutetoide ou cementita proeutetoide e perlita:
    1. Aço hipoeutetoide
    2. W P = T T + U = C 0 - 0,022 0 , 7 6 - 0,022

      W α ' = U T + U = 0,76 - C 0 0 , 7 6 - 0,022

      Em que W P é fração mássica de perlita e W α ' é a fração mássica de ferrita proeutetoide

    3. Aço hipoeutetoide
  5. W P = X V + X = 6,70 - C 1 6,70 - 0 , 76

    W F e 3 C ' = V V + X = C 1 - 0,76 6,70 - 0,76

    Em que W P é fração mássica de perlita e W F e 3 C ' é a fração mássica de ferrita proeutetoide.

  6. Calcular a fração de ferrita eutetoide.
    1. Toda a ferrita está como proeutetoide ou como eutetoide (na perlita). Assim:
  7. W α e + W α ' = W α

    W α e = W α - W α '

    Em que   W α e é a fração mássica de ferrita eutetoide.

  8. Calcular a fração de cementita eutetoide.
  1. Toda a cementita está como proeutetoide ou como eutetoide (na perlita). Assim:

W F e 3 C e + W F e 3 C ' = W F e 3 C

W F e 3 C e = W F e 3 C - W F e 3 C '

Em que W F e 3 C e é a fração mássica de cementita eutetoide.

Bora praticar!

Expandir

Exercício Resolvido #1

Elaboração própria

Diferencie sucintamente a diferença do aço hipereutetóide e hipoeutetóide.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Resposta

O aço hipoeutetóide apresenta uma porcentagem de carbono no aço na faixa de 0,008% a 0,76% de carbono .

O aço hipereutetóide varia o teor de carbono entre 0,76% a 2,14%.

Exercício Resolvido #2

USP-2017

Considere o diagrama Fe-C abaixo e esquematize as microestruturas que são observadas a 1300° C e 550° C com composições de 1,0%C.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

As condições iniciais dos aços é hiper-eutetóide na composição 1,0%C .

Primeiramente delimitaremos ambas as temperaturas no diagrama

Passo 2

As microestruturas do aço a 1300° C existe apenas a austenita (fase );

Passo 3

Passo 4

A 550° C existe cementita pró-eutetóide, e a austenita que ainda existia a 727o C se transforma nessa temperatura em perlita.

Resposta

1300°C: austenita

550°C: perlita

Exercício Resolvido #3

Elaboração própria

Defina os microconstituintes da microestrutura do aço hipereutetóide:

  1. Ferrita e Cementita
  2. Cementita e Perlita
  3. Perlita e Ferrita
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Um aço hipereutetóide apresenta uma mudança brusca de austenita para se transformar em perlita.

Passo 2

E a cementita envolve os grãos de perlita em forma de uma teia.

Resposta

Alternativa B

Exercício Resolvido #4

Elaboração própria

Na figura abaixo é apresentada a evolução da microestrutura de uma liga Fe-C, determine qual o tipo de aço apresentado e justifique sua resposta.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Para a determinação da classificação do aço, vamos notar que o resfriamento ocorre em um teor de carbono de 1%, nesse caso o aço é do tipo hipereutetóide pois estes apresentam teores superiores a 0,76% de C.

Resposta

Aço hipereutetóide

Exercício Resolvido #5

Elaboração própria

Na figura abaixo é apresentada a evolução da microestrutura de uma liga Fe-C, explique como está ocorrendo o resfriamento do aço hipereutetóide.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

O resfriamento de uma liga hipereutetóide em condições de equilíbrio (resfriamento muuito lento) até uma temperatura abaixo da eutetóide (727°C), produzirá uma microestrutura composta de ferrita (α) e cementita (Fe3C)

Resposta

Microestrutura composta de ferrita (α) e cementita (Fe3C)

Exercício Resolvido #6

Elaboração própria

Na figura abaixo é apresentada a evolução da microestrutura de uma liga Fe-C, explique como está ocorrendo o resfriamento do aço hipoeutetóide.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Durante o resfriamento a ferrita (α) nucleia no contorno de grão da austenuta. Chamamos de ferrita eutetóide a ferrita presente na perlita e proeutetóide a ferrita que se forma acima da temperatura eutetóide (727°C).

Resposta

 0,38%p de C (hipoeutetóide), que possui uma microestrutura composta por perlita e ferrita proeutetóide

Exercício Resolvido #7

 IF RS - Técnico (IF RS) /Laboratório/Metalurgia/2014/EDITAL N.º 09

É correto afirmar com relação ao aço ABNT 1020, que:

  1. É um aço carbono com teor de carbono em torno de 0,2% em peso.
  2. É um aço de alta liga, empregado para fabricação de ferramentas de corte
  3. É um aço hipoeutetoide que é utilizado para a fabricação de elementos estruturais.

Assinale a alternativa que contém a(s) afirmativa(s) CORRETA(S):

  1. 1 e 2
  2. 2 e 3
  3. 1 e 3
  4. Todas alternativas
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Aço 1020 conforme sua classificação apresenta 0,2% de C

Passo 2

É um aço baixo carbono utilizado em componentes mecânicos de uso como engrenagens, eixos, virabrequins entre outros

Passo 3

É um aço hipoeutetoide que é utilizado para a fabricação de elementos estruturais.

Resposta

Alternativa C

Exercício Resolvido #8

FGV - Analista Judiciário (TJ AM)/Engenharia Mecânica/2013

O tratamento térmico de recozimento visa regularizar a textura bruta de fusão, eliminar o efeito de quaisquer tratamentos térmicos e mecânicos a que o aço tenha sido submetido anteriormente, a estrutura resultante é a normal de acordo com os tipos de aço.

Se o aço for hipereutetóide, a estrutura resultante do recozimento será

  1. Ferrrita.
  2. Perlita.
  3. Cementita.
  4. Ferrita mais perlita.
  5. Perlita mais cementita.
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

A cementita formada antes do eutetóide é chamada cementita proeutetóide e a microestrutura das ligas hipereutetóides resultam em perlita + cementita proeutetóide

Resposta

Alternativa 5

Exercício Resolvido #9

a Qual é a distinção entre os aços hipoeutetoides e os hipereutetoides?

b Em um aço hipoeutetoide, existe tanto ferrita eutetoide quanto proeutetoide. Explique a diferença entre elas. Qual será a concentração de carbono em cada uma delas?

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Como a questão foi bem direta com relação ao que deseja e se tratando de uma questão teórica que pode nos servir como auxílio para relembrar alguns conceitos em questões mais a frente, vamos direto para a resolução tentando ser o mais claro possível. Primeiramente é questionado sobre a diferença entre os aços hipoeutetoides e os hipereutetoides e essa diferença se dá justamente na concentração de carbono que para os aços hipoeutetóides temos uma concentração de carbono menor eu no eutetóide, enquanto que a o hipereutetoide tem concentração maior de carbono do que no eutetóide.

Passo 2

Pois bem, como é afirmado no enunciado temos que em um aço hipoeutetoide, existe tanto ferrita eutetoide quanto proeutetoide, onde no caso desse aço a ferrita proeutetoide é um microconstituinte formado acima da temperatura eutetoide enquanto que a ferrita eutetoide é um dos constituintes da perlita que se formou a uma temperatura abaixo do eutetoide. A concentração de carbono para ambas as ferritas é de 0,022 % em peso de C .

Resposta

a A diferença entre os aços hipoeutetoides e os hipereutetoides e essa diferença se dá justamente na concentração de carbono que para os aços hipoeutetóides temos uma concentração de carbono menor eu no eutetóide, enquanto que a o hipereutetoide tem concentração maior de carbono do que no eutetóide

b A ferrita proeutetoide é um microconstituinte formado acima da temperatura eutetoide enquanto que a ferrita eutetoide é um dos constituintes da perlita que se formou a uma temperatura abaixo do eutetoide. A concentração de carbono para ambas as ferritas é de 0,022 % em peso de C .

Exercício Resolvido #10

Considere 1,0   k g de austenita contendo 1,15 %   p   C , a qual é resfriada até abaixo de 727 ° C   1341   ° F .

a Qual é a fase proeutetoide?

b Quantos quilogramas de cementita e de ferrita total se formam?

c   Quantos quilogramas da fase proeutetoide e de perlita se formam?

( d ) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Esse problema pede que consideremos vários aspectos de 1,0   k g de austenita contendo 1 , 1 5 % em peso de C que é resfriado abaixo do eutetoide. Para esse caso, a fase proeutetoide será F e 3 C pois temos que 1,15 %   e m   p e s o   d e   C é maior que a composição eutetoide 0,76 %   p   C .   Agora, para a seguinte parte do problema vamos aplicar a regra da alavanca fazendo

W α = C F e 3 C - C 0 C F e 3 C - C α = 6,70 - 1,15 6,70 - 0,022 → W α = 0,83

De forma similar para a cementita faremos

W F e 3 C = C 0 - C α C F e 3 C - C α = 1,15 - 0,022 6,678 = 0,17

Passando isso para massa vamos ter para α

1,0   k g ⋅ 0,83 = 0,83   k g

Da mesma forma para F e 3 C

1,0   k g ⋅ 0 , 17 = 0,17   k g

Passo 2

Agora, somos solicitados a calcular a quantidade de perlita e a fase proeutetoide (cementita). Aplicando a Equação 9.22 , na qual C 1 '   =   1,1 5 %   e m   p e s o   d e   C vamos descobrir a porcentagem de perlita fazendo

W p = 6,70 - C ' 1 6,7 - 0,76 = 6,70 - 1,15 5,94 = 0,93

Da mesma forma para a fase proeutetóide teremos

W F e 3 C ' = C ' 1 - 0,76 5,94 = 0,95 - 0,76 5,94 = 0,07

Passando para massa teremos

P e r l i t a : 1,0   k g ⋅ 0 , 93 = 0,93   k g  

P r o e u t e t o i d e :   1,0   k g ⋅ 0 , 0 7 = 0,07   k g

Passo 3

Por fim, nos é pedido um esquemático de toda essa estrutura e esse esquemático é mostrado na figura 9.32   e é dada por

Resposta

a F e 3 C

b   α : 0,83   k g ,     F e 3 C : 0,17   k g

c   P e r l i t a : 1,0   k g ⋅ 0,93 = 0,93   k g ,   P r o e u t e t o i d e :   1,0   k g ⋅ 0,07 = 0,07   k g

d

Exercício Resolvido #11

Livro Callister, Problema 9.62

A fração mássica de ferrita eutetóide em uma liga ferro-carbono é de 0.82. Com base nessa informação, é possível determinar a composição da liga? Se isso for possível, qual é a sua composição? Se não for possível, explique a razão.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Fala aí galera, hoje vou ensinar vocês essa questão aqui que é muito massa!

Esse problema pergunta se é possível determinar ou não a composição de uma liga ferro-carbono para a qual a fração mássica de ferrita eutetóide é 0,82; e se sim, para calcular a composição. Sim, é possível determinar a composição da liga; e, de fato, existem duas respostas possíveis. Para o primeiro, a ferrita eutetóide existe além da ferrita proeutetóide. Para este caso, a fração de massa da ferrita eutetóide ( W α ' ' ) é apenas a diferença entre as frações de massa total da ferrita e da ferrita proeutetóide; isso é:

W α ' ' = W α - W α '

Passo 2

Agora, é possível escrever expressões para W α (na forma da Equação 9.12) e W α ' (Equação 9.21) em termos de C 0 , a composição da liga. Portanto,

W α ' ' = C F e 3 C - C 0 C F e 3 C - C α - 0.76   -   C 0 0.74 = 0.82

E, resolvendo para C 0 , obtém-se C 0 = 0,70 % em peso de C. Para a segunda possibilidade, temos uma liga hipereutetóide em que toda a ferrita é ferrita eutetóide. Assim, é necessário configurar uma expressão de regra de alavanca em que a fração de massa da ferrita total seja 0,82. Portanto,

W α = C F e 3 C - C 0 C F e 3 C - C α = 0.82

E, resolver C 0 produz C 0 = 1,22 % em peso de C

Resposta

Sim, é possível determinar a composição da liga

Exercício Resolvido #12

Calcule as frações mássicas de ferrita proeutetoide e de perlita que se formam em uma liga ferro-carbono contendo 0,25 %   p   C .

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Nessa questão nos é pedido as frações de massa de ferrita proeutetoide e perlita que se formam em uma liga ferro-carbono 0 , 2 5 % em peso de C . Da equação 9.20 conseguimos encontrar a fração de perlita, onde temos que

W p = C 0 ' - 0,022 0,74 = 0,25 - 0,022 0,74 = 0,31

Agora para a ferrita proeutetoide vamos utilizar a equação 9.21 e obtendo

W α ' = 0,76 - C 0 ' 0,74 = 0,76 - 0,25 0,74 = 0,69

Pronto, está resolvido nosso problema de maneira bem simples.

Resposta

F e r r i t a   p r o e u t e t o i d e : 0,69 ,     P e r l i t a :   0,31

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