Enunciado

Considerando o diagrama de transformação isotérmica para uma liga ferro-carbono com composição eutetoide ( F i g u r a   10.22 ), especifique a natureza da microestrutura final (em termos dos microconsti tuintes presentes e das porcentagens aproximadas de cada um deles) para uma pequena amostra que tenha sido submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, assuma que a amostra estava a 760 ° C   ( 1400   F ) e que foi mantida nessa temperatura durante tempo suficiente para atingir uma estrutura totalmente austenítica e homogênea.

  1. Resfriamento rápido até 700 ° C   ( 1290 ° F ) , manutenção por 10 4   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  2. Reaquecimento da amostra no item (a) até 700 ° C   1290   F durante 20   h .
  3. Resfriamento rápido até 600 ° C   ( 1110 ° F ) , manutenção por 4 s resfriamento rápido até 450 ° C   ( 840   F ) , manutenção por 10   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  4. Resfriamento rápido até 400 ° C   ( 750 ° F ) , manutenção por 2   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  5. Resfriamento rápido até 400 ° C   ( 750 ° F ) , manutenção por 20   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  6. Resfriamento rápido até 400 ° C   ( 750 ° F ) . manutenção por 200   s e, então, têmpera até a temperatura ambiente.
  7. Resfriamento rápido até 575 ° C   ( 1065 ° F ) , manutenção por 20   s , resfriamento rápido até 350 ° C   660 ° F manutenção por 100   s e, então têmpera até a temperatura ambiente.
  8. Resfriamento rápido até 250 ° C   ( 480 ° F ) , manutenção por 100   s e, então, têmpera em água até a temperatura ambiente. Reaquecimento até 315 ° C   600 ° F durante 1   h e resfriamento lento até a temperatura ambiente.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Acompanhe comigo a partir da F i g u r a   10.22 do seu livro. Para o item (a) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   700 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   10 4   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Lembrando que estamos saindo da temperatura de 760 ° C   ( 1400   F ) e que possuímos uma austenita homogênea, como mencionado no enunciado.

Então, ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 700 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 10 4   s , entraremos na região entre a curva vermelha e a curva azul, que é a região onde temos uma mistura de Austenita e Perlita. Podemos considerar que cerca de 50 % da austenita se converta em perlita.

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s e os 50 % de austenita são totalmente convertidos em martensita.

A microestrutura resultante será de 50 % perlita grossa e 50 % de martensita.

Passo 2

Para o item (b) temos o seguinte procedimento:

R e a q u e c i m e n t o   d a   a m o s t r a   d o   i t e m   a ⇒   a t é   700 ° C ⇒ d u r a n t e     20 h .

Agora estamos saindo da temperatura ambiente e aquecendo a amostra abaixo da temperatura eutetóide durante um longo período de tempo.

A partir da literatura, sabemos que este procedimento forma a cementita globulizada, também conhecida como esferoidita.

Com as informações dadas podemos considerar que a microestrutura resultante será de 100 % esferoidita.

Passo 3

Para o item (c) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   600 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   4   s ⇒ R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   450 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   10   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 600 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 1 00 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 4   s , podemos dizer que cerca de 50 % da austenita se converterá na estrutura perlita.

O resfriamento rápido até 450 ° C não altera nada e ainda teremos 50 % de perlita e 50 % de austenita. O relógio então reinicia para a austenita que ainda pode ser transformada.

Mantendo essa condição por 10   s converterá cerca de 50 % da austenita restante em bainita. Como 50 % de 50 % é 25 % , teremos nesta condição, 25 % de austenita, 25 % de bainita e 50 % de perlita.

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s e os 25 % de austenita são totalmente convertidos em martensita.

A microestrutura resultante será de 50 % perlita, 25 % de martensita e 25 % de bainita

Passo 4

Para o item (d) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   400 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   2   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Saindo da temperatura de 760 ° C   ( 1400   F ) em que possuímos uma austenita homogênea, como mencionado no enunciado.

Então, ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 400 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 2   s , ainda teremos 100 % de austenita.

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s e os 100 % de austenita são totalmente convertidos em martensita.

A microestrutura resultante será de 100 % martensita.

Passo 5

Para o item (e) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   400 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   20   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Saindo da temperatura de 760 ° C   ( 1400   F ) em que possuímos uma austenita homogênea, como mencionado no enunciado.

Então, ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 400 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 20   s converteremos cerca de 40 % da austenita em bainita.

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s e os 60 % de austenita restantes são totalmente convertidos em martensita.

A microestrutura resultante será de 60 % martensita e 40 % bainita.

Passo 6

Para o item (f) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   400 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   200   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Saindo da temperatura de 760 ° C   ( 1400   F ) em que possuímos uma austenita homogênea, como mencionado no enunciado.

Então, ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 400 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 200   s converteremos cerca de 100 % da austenita em bainita.

Aplicando a Têmpera (resfriamento rápido) até a temperatura ambiente, cruzaremos a temperatura M s , porém isso não irá influenciar em nada já que não temos mais qualquer austenita que pudesse ser transformada em martensita. Portanto:

A microestrutura resultante será de 100 % bainita.

Passo 7

Para o item (g) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   575 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   20   s ⇒ R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   350 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   100   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Saindo da temperatura de 760 ° C   ( 1400   F ) em que possuímos uma austenita homogênea, como mencionado no enunciado.

Então, ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 575 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 20   s converteremos cerca de 100 % da austenita em perlita fina por se tratar de uma temperatura mais baixa.

O resfriamento adicional até 350 ° C , a manutenção por 100   s e a têmpera posterior não influenciarão na transformação pois uma vez que não temos mais austenita, não poderemos transformar em nada.

A microestrutura resultante será de 100 % perlita fina.

Passo 8

Para o item (h) temos o seguinte procedimento:

R e s f r i a m e n t o   r á p i d o   a t é   250 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   100   s ⇒ T ê m p e r a   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e ⇒ R e a q u e c i m e n t o   a t é   315 ° C ⇒ M a n u t e n ç ã o   p o r   1   h ⇒ R e s f r i a m e n t o   l e n t o   a t é   t e m p e r a t u r a   a m b i e n t e .

Saindo da temperatura de 760 ° C   ( 1400   F ) em que possuímos uma austenita homogênea, como mencionado no enunciado.

Então, ao resfriarmos rapidamente até a temperatura de 250 ° C , ficaremos totalmente na zona A que indica que teremos 100 % de austenita.

Se mantivermos essa condição por 100   s ainda teremos cerca de 100 % da austenita e a têmpera posterior transforma tudo em martensita.

O reaquecimento a 315 ° C e a manutenção por 1   h não convertem a martensita novamente em austenita. Como não temos mais austenita, a curva não é útil para nós.

Com o reaquecimento, o processo converte a fase metaestável da martensita nas fases de equilíbrio da ferrita e da cementita.

Portanto, a microestrutura final seria de martensita 100 % temperada.

Resposta

  1. 50 % perlita grossa e 50 % martensita.
  2. 100 % esferoidita.
  3. 50 % perlita, 25 % de martensita e 25 % de bainita.
  4. 100 % martensita.
  5. 40 % bainita, 60 % martensita.
  6. 100 % bainita.
  7. 100 % perlita fina.
  8. Martensita 100 % temperada.
Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

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Para os itens (a), (c), (d), (f) e (h) do P r o b l e m a10.20 , determine as porcentagens aproximadas dos microconstituintes formados.
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Usando o diagrama de transformação isotérmica para um aço contendo 0,45 % pC ( F i g u r a10.39 ). determine a microestrutura final (em termos somente dos microconstituintes presentes) de uma pequena