10.P5 Verifique se é possível produzir uma liga ferro-carbono que tenha um limite de resistência à tração mínimo de 620 MPa ( 90.000 psi ) e uma ductilidade mínima de 50 \% \mathrm{RA}. Se isso for possível, qual será sua composição e qual será sua microestrutura (as perlitas grossa e fina, e a esferoidita são alternativas)? Se isso não for possível, explique por quê.

Passo 1

O enunciado pede uma liga ferro-carbono que tenha um limite de resistência à tração mínimo de 620 MPa e uma ductilidade mínima de 50 % em redução de área (RA). O conteúdo aqui é a correlação entre o teor de carbono, a microestrutura (perlita grossa, perlita fina ou esferoidita) e as propriedades mecânicas de aços Fe–C binários.

Passo 2

Devemos comparar propriedades típicas de cada microestrutura em função do teor de carbono:
– Perlita grossa em torno de \approx0,2\% C: \sigma_u\approx350 MPa e RA\approx60\%.
– Perlita fina em torno de \approx0,5\% C: \sigma_u\approx600 MPa e RA\approx45\%.
– Esferoidita em torno de \approx0,8\% C: \sigma_u\approx400 MPa e RA\approx60\%.

Passo 3

Verificando perlita grossa ( \approx0,2\% C): \sigma_u\approx350 MPa é muito inferior ao exigido de 620 MPa, ainda que RA\approx60\% atenda à ductilidade. Logo, não satisfaz o requisito de resistência.

Passo 4

Verificando perlita fina ( \approx0,5\% C): \sigma_u\approx600 MPa fica um pouco abaixo de 620 MPa e RA\approx45\% fica abaixo de 50 %. Mesmo ajustando o teor para \approx0,6\% C, alcança-se por volta de 620 MPa mas com RA\approx40\%. Portanto, não atende simultaneamente aos dois requisitos.

Passo 5

Verificando esferoidita ( \approx0,8\% C): \sigma_u\approx400 MPa é muito inferior a 620 MPa, embora RA\approx60\% seja aceitável. Assim, falha no requisito de resistência.

Resposta

Não é possível produzir, em um sistema ferro-carbono binário com apenas perlita grossa, perlita fina ou esferoidita, uma liga que simultaneamente tenha limite de resistência à tração \ge620 MPa e RA\ge50\%. Cada microestrutura atende a um dos requisitos, mas nunca aos dois ao mesmo tempo.

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