Por que aços rápidos possuem dureza a quente?

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que os aços rápidos (high-speed steels) mantêm dureza a quente. O conteúdo envolve microestrutura, formação de carbetos, endurecimento secundário e resistência ao revenimento. Para resolver, vamos revisar a composição química desses aços e os mecanismos que garantem a dureza em temperaturas elevadas.

Passo 2

Composição e microestrutura
Aços rápidos são aços-ferramenta com alto teor de carbono e elementos de liga como \text{W}, \text{Mo}, \text{V} e \text{Cr}. Após têmpera, formam uma matriz martensítica na qual se dispersam carbetos primários do tipo \text{MC}, \text{M}_6\text{C} e \text{M}_2\text{C}. Esses carbetos são estáveis em altas temperaturas e são cruciais para manter a dureza.

Passo 3

Fortalecimento por solução sólida e estabilidade do martensito
Os elementos de liga pesados retardam a difusão de átomos e elevam a temperatura de início de revenimento da martensita, dificultando sua reversão para perlita ou ferrita. Além disso, reforçam a rede cristalina do martensito por solução sólida, aumentando a tensão de rede e a resistência ao escoamento.

Passo 4

Endurecimento secundário (secondary hardening)
Durante o revenimento em temperaturas da ordem de 500\circC a 600\circC, precipitam-se finos carbetos de \text{M}_2\text{C} e carbetos complexos, reduzindo a mobilidade de discordâncias. Esse fenômeno de precipitação adicional de carbetos finos incrementa a dureza à medida que a temperatura sobe, conferindo o chamado red hardness.

Passo 5

Manutenção de dureza a quente (red hardness)
A combinação de martensita estabilizada, reforço por solução sólida e distribuição fina de carbetos secundários possibilita elevada dureza mesmo em temperaturas onde aços comuns amoleceriam. É esse equilíbrio de fases e precipitados que garante aos aços rápidos a capacidade de corte a quente.

Resposta

Aços rápidos possuem dureza a quente graças à alta liga com elementos como \text{W}, \text{Mo}, \text{V} e \text{Cr} que formam uma matriz martensítica estável reforçada em solução sólida, além de carbetos primários e, sobretudo, de precipitação de carbetos secundários finos durante o revenimento (endurecimento secundário), o que mantém a resistência ao amolecimento em altas temperaturas.

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