Teoria Completa
Fala galerinha.... Tudo bem?
No tópico anterior aprendermos como ler, quais são as principais fases, as máximas solubilidades, o ponto eutetoide e o ponto eutético no diagrama ferro-carbono, ou melhor, ferro-cementita. Agora veremos como a microestrutura se forma a partir do resfriamento lento para composição eutetoide.
Vamos dar um zoom na região do ponto eutetoide!
Suponha que a nossa liga eutetoide esteja no ponto , a uma temperatura de e com composição química de . No ponto , a microestrutura é composta de ferro- ou austenita, a figura abaixo mostra a representação esquemática dessa microestrutura.
Se resfriarmos lentamente nossa liga chegaremos ao ponto eutetoide, neste ponto ocorre a famosa reação eutetoide, que nada mais é do que a austenita (sólido) se transformando simultaneamente em ferro- e Cementita (dois sólidos). Essa transformação começa a ocorre nos contornos de grão. Vamos visualizar isso dando um zoom em nosso contorno de grão da austenita.
Observe a formação lamelar de Ferrita (ferro-) e Cementita (), assim como vimos nas ligas eutéticas. À medida que nossa liga vai resfriando a Ferrita vai expulsando o carbono para a Cementita.
Continuando o resfriamento lento e chegando ao ponto teremos uma microestrutura totalmente lamelar, composta de Ferrita + Cementita, conhecida como perlita. Observe na figura abaixo que a microestrutura da perlita mantém os contornos de grãos da fase austenita.
A figura abaixo mostra a microestrutura da perlita, observada em um aumento de 5000X em microscopia eletrônica de varredura.
Para uma estrutura com de perlita, qual será a quantidade de Ferrita e de Cementita presentes?
Para respondermos isso vamos aplicar a regra da alavanca que aprendemos em tópicos anteriores, para isso considerem a linha de amarração a própria linha isotérmica eutetoide ou linha solidus, conforme o diagrama abaixo:
Assim, teremos as seguintes frações mássicas de Ferrita () total e Cementita ():
Isto significa que um aço na composição eutetoide, isto é 100% perlita, terá 0,89% de Ferrita (ferro-) e 0,11% de Cementita ().
Vamos praticar um pouco!!!!
Exercício Resolvido #1
Os aços com concentração são muito utilizados na manufatura de fios para estrutura de pneus, válvulas, trilhos ferroviários. O aço eutetóide é uma das classificações deste material, sobre essa categoria determine a opção correta.
- A liga que apresenta 2,0 % C em peso
- Quando submetidos a resfriamento moderado, sua microestrutura será constituída unicamente de ferrita
- Nos aços eutetóides, o espaçamento interlamelar da perlita é o parâmetro microestrutural que possui maior influência no seu comportamento mecânico
Passo 1
A liga que apresenta 0,76% C, em peso
Passo 2
Quando submetidos a resfriamento moderado, sua microestrutura será constituída unicamente de perlita
Passo 3
Nos aços eutetóides, o espaçamento interlamelar da perlita é o parâmetro microestrutural que possui maior influência no seu comportamento mecânico
Resposta
Alternativa III
Exercício Resolvido #2
Determine a característica correta da perlita, constituinte do aço eutético.
- Microestrutura formada nos aços eutetóides acima da temperatura do eutetóide
- Composta por camadas alternadas de lamelas de ferrita e austenita
- Quando vista ao microscópio apresenta uma aparência de madrepérola
Passo 1
Microestrutura formada nos aços eutetóides abaixo da temperatura do eutetóide
Passo 2
Composta por camadas alternadas de lamelas de ferrita e cementita
Passo 3
Quando vista ao microscópio apresenta uma aparência de madrepérola
Resposta
Alternativa III
Exercício Resolvido #3
Analise a influência dos elementos de liga no ponto eutético.
Resposta
As adições de elementos de ligas (Cr, Ni, Ti, etc.) alteram o diagrama de fases binário para o sistema ferro-cementita. Uma das importantes alterações é o deslocamento da posição eutetóide em relação à temperatura e à concentração de carbono.
Exercício Resolvido #4
Analise a influência dos elementos de liga no ponto eutético.
Resposta
As adições de elementos de ligas (Cr, Ni, Ti, etc.) alteram o diagrama de fases binário para o sistema ferro-cementita. Uma das importantes alterações é o deslocamento da posição eutetóide em relação à temperatura e à concentração de carbono.
Exercício Resolvido #5
Abaixo é representada uma esquematização das microestruturas da liga Fe-FeC. Faça o esboço da microestrutura acima e abaixo do ponto eutético (A e B) respectivamente.
Passo 1
Presença de 100% de austenita
Passo 2
Passo 3
Quando tem-se o resfriamento temos 2 fases presentes: alfa + cementita
Resposta
Acima do ponto eutetóide:
Abaixo do ponto eutetóide:
Exercício Resolvido #6
A perlita é formada por camadas de ferrita e cementita, com base nisso explique como ocorre a formação da ferrita.
Resposta
A formação da HYPERLINK "https://pt.wikipedia.org/wiki/Ferrite" \o "Ferrite" ferrita se dá a partir dos contornos de grão, e vai crescendo em direção ao centro do grão. À medida que a ferrita cresce, o excesso de carbono sai pelas regiões adjacentes, dando origem à cementita. Como existe a formação praticamente simultânea de vários núcleos de ferrita, a estrutura passará a ser composta de regiões alternadas de ferrita e de cementita.
Exercício Resolvido #7
Observe a micrografia de um aço eutetóide, que revela a microestrutura lamelar.
O aço eutetóide é um aço que tem um teor de carbono:
- Acima de 0,77%, sendo esta uma composição particular encontrada no diagrama ferro-carbono cuja transformação de austenita para ferrita e cementita ocorre sem a variação da temperatura.
- Inferior a 0,77%, sendo esta uma composição particular encontrada no diagrama ferro-carbono cuja transformação de ferrita para austenita e cementita ocorre com a variação da temperatura
- De 0,77%, sendo esta uma composição particular encontrada no diagrama ferro-carbono cuja transformação de austenita para ferrita e cementita ocorre com a variação da temperatura.
Passo 1
Em 0,77%, sendo esta uma composição particular encontrada no diagrama ferro-carbono cuja transformação de austenita para ferrita e cementita ocorre com a variação da temperatura.
A transformação de uma fase sólida em duas fases sólidas acontece lentamente
Passo 2
Resposta
Alternativa C
Exercício Resolvido #8
A reação eutética é definida como aquela na qual, durante a resfriamento, uma fase líquida se transforma de maneira isotérmica e reversível em duas fases sólidas, que se encontram intimamente ligadas num produto bifásico de baixo ponto de fusão, conhecido como sólido eutético. Para o sistema cobre-prata, a equação da reação eutética poderia ser descrita como:
A reação eutética também é típica do sistema ferro-carbono, cuja reação ocorre
- Somente nos ferro fundidos com 0,76%p C, desde que em solidificações dentro das condições de equilíbrio
- Somente nos ferros fundidos com 4,3%p C, desde que em solidificações dentro das condições de equilíbrio
- O teor de 4,3%, temperatura de 1400°C corresponde à liga de mais baixo ponto de solidificação ou fusão.
Passo 1
Somente nos ferros fundidos com 4,3%p C, desde que em solidificações dentro das condições de equilíbrio
Passo 2
O teor de 4,3%, temperatura de 1148°, corresponde à liga de mais baixo ponto de solidificação ou fusão.
Resposta
Alternativa 3
Exercício Resolvido #9
Considere de uma liga que contém , que é resfriada até uma temperatura imediatamente abaixo da eutetoide.
Quantos quilogramas de ferrita proeutetoide se formam?
Quantos quilogramas de ferrita eutetoide se formam?
Quantos quilogramas de cementita se formam?
Passo 1
Nesse problema, nós consideramos um liga de que contém que é resfriada em uma temperatura abaixo da eutetoide. Para sabermos a quantidade de ferrita proeutetoide que se forma vamos utilizar a equação onde obteremos
Passando isso para massa vamos ter
Passo 2
Para determinarmos, agora, a quantidade de ferrita eutetóide, primeiro é necessário calcular a quantidade de ferrita total usando a régua de alavanca aplicada inteiramente no campo de fase , assim, teremos
Que corresponde, em massa, a
Agora, a quantidade de ferrita eutetoide é apenas a diferença entre ferrita total e proeutetoide que pode ser assim calculada
Passo 3
Por fim, para calcularmos a quantidade de cementita que se forma, novamente vamos utilizar a regra da alavanca em todo campo de fase o que leva a
Em massa vamos ter o seguinte valor
Pronto, está concluído nosso exercício.
Resposta
Exercício Resolvido #10
Cite três variáveis que determinam a microestrutura de uma liga.
Passo 1
Olá! Tudo bem? As três variáveis que determinam a microestrutura de uma liga são:
(1) os elementos de liga presentes;
(2) as concentrações desses elementos de liga;
(3) o tratamento térmico da liga.
Resposta
Os elementos de liga presentes, as concentrações desses elementos de liga e o tratamento térmico da liga.
Exercício Resolvido #11
Explique sucintamente por que, na solidificação, uma liga com a composição eutética forma uma microestrutura que consiste em camadas alternadas das duas fases sólidas.
Passo 1
Após a solidificação, uma liga de composição eutética forma uma microestrutura que consiste em camadas alternadas das duas fases sólidas, porque durante a solidificação deve ocorrer difusão atômica, e com essa configuração em camadas o comprimento de difusão atômica é mínimo.
Resposta
Porque durante a solidificação deve ocorrer difusão atômica, e com essa configuração em camadas o comprimento de difusão atômica é mínimo.