10.P2 Para um aço eutetoide, descreva tratamentos térmicos isotérmicos que seriam exigidos para produzir amostras com as seguintes combinações de limite de resistência à tração e ductilidade (%RA):
700 MPa e (25 % \mathrm{RA})

Passo 1

Temos um aço eutetoide \approx0,8\% C) e queremos uma amostra com limite de resistência à tração de 700\\ \mathrm{MPa} e ductilidade ( \%\mathrm{RA} de 25\%. Vamos usar tratamentos isotérmicos após a austenitização para controlar o tamanho de grão e a morfologia perlítica/bainítica, buscando uma estrutura sogueada («sorbita») ou bainita superior que dê essas propriedades.

Passo 2

Precisamos associar microestrutura a propriedades mecânicas:
  • Perlita fina (sorbita) obtida em isoterma em torno de 550^\circ\mathrm{C} confere 600\text{–}750\\ \mathrm{MPa} e ductilidade 20\text{–}30\%.
  • Bainita superior (austêmpera em 350\text{–}450^\circ\mathrm{C}) dá resistência maior >800\\ \mathrm{MPa} e ductilidade de 20\text{–}30\%.
    Para 700\\ \mathrm{MPa} e 25\% RA, a faixa ideal é gerar sorbita ou uma transição para bainita superior pouco desenvolvida, com espaçamento lamelar moderado.

Passo 3

Escolhemos uma isoterma em 550^\circ\mathrm{C} para formar sorbita:
  1. Austenitizar em torno de 900^\circ\mathrm{C} durante 30\\ \mathrm{min} para uniformizar carbono em solução sólida.
  2. Resfriar rapidamente (banho de óleo ou metal) até 550^\circ\mathrm{C}.
  3. Manter à temperatura de 550^\circ\mathrm{C} por cerca de 1{,}5\text{–}2\\ \mathrm{h}. Nesse tempo, formam-se lamelas de ferrita e cementita finas (sorbita), controlando o espaçamento lamelar para dar 700\\ \mathrm{MPa}.
  4. Resfriar ao ar até temperatura ambiente para encerrar a transformação.

Passo 4

Explicação do efeito do tratamento:
  • A austenitização assegura solução sólida de C.
  • A isoterma em 550^\circ\mathrm{C} equilibra taxa de difusão de carbono e velocidade de crescimento da perlita, reduzindo espaçamento lamelar e aumentando resistência.
  • O tempo de 1{,}5\text{–}2\\ \mathrm{h} produz ductilidade de cerca de 25\% sem excesso de cementita grosseira.

Resposta

Aqueça o aço eutetoide a 900^\circ\mathrm{C} por 30\\ \mathrm{min}, resfrie rapidamente até 550^\circ\mathrm{C}, mantenha isoterma por 1{,}5\text{–}2\\ \mathrm{h} para formar sorbita fina e depois resfrie ao ar. Essa rota produz R_m\approx700\\ \mathrm{MPa} com \%\mathrm{RA}\approx25\%.

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