Amostras dos aços SAE 1045, SAE 1080 e SAE 1095 foram aquecidas e temperadas juntas. Após a têmpera, o aço SAE 1045, além de martensita, apresentou ferrita em sua microestrutura. O aço SAE 1095 apresentou cementita além da martensita e o aço SAE 1080 apresentou microestrutura 100% martensítica.
a) Por que o aço SAE 1080 foi o único que sofreu transformação total em martensita? Justifique sua resposta.
b) Como as microestruturas citadas afetarão as propriedades mecânicas de cada aço?

Passo 1

O enunciado diz que três aços com diferentes teores de carbono (SAE 1045, SAE 1080 e SAE 1095) foram austenitizados e depois temperados (resfriados rapidamente), resultando em:
– SAE 1045: martensita + ferrita proeuteto
– SAE 1080: 100 % martensita
– SAE 1095: martensita + cementita proeuteto
Precisamos explicar por que só o SAE 1080 deu martensita pura (parte a) e como essas microestruturas influenciam as propriedades mecânicas (parte b).

Passo 2

O ponto de partida é que a composição de carbono define se o aço é hipoeutetoide, eutetoide ou hipereutetoide em relação ao ponto eutetoide 0,8\,\% C:
– SAE 1045 ( 0,45\,\% C) é hipoeutetoide (< 0,8 % C);
– SAE 1080 ( 0,80\,\% C) é exatamente eutetoide;
– SAE 1095 ( 0,95\,\% C) é hipereutetoide (> 0,8 % C).

Passo 3

Ao resfriar da fase austenita:
– No aço hipoeutetoide, ao baixar abaixo da temperatura eutetoide, forma-se primeiro ferrita proeuteto (Fe com baixo C) antes de chegar ao ponto em que o restante da austenita se transforma em perlita ou, no quench, em martensita.
– No aço hipereutetoide, forma-se primeiro cementita proeuteto antes da transformação da austenita residual.
– No aço eutetoide, não há fase proeuteto; toda a austenita remanescente pode transformar-se diretamente em perlita ou, no quench, em martensita.

Passo 4

Como o SAE 1080 tem teor de carbono igual ao ponto eutetoide, ele não forma nem ferrita nem cementita proeuteto durante o resfriamento. Assim, ao atingir a temperatura de início de martensita ( M_s), 100 % da austenita disponível converge para martensita. Já nos aços SAE 1045 e SAE 1095 parte da austenita se perdeu formando ferrita ou cementita proeuteto, restando menos austenita para transformar-se em martensita.

Passo 5

Cada fase tem propriedades típicas:
– Martensita: muito dura e resistente, porém muito frágil e pouco dúctil.
– Ferrita: macia, dúctil e tenaz, mas com resistência e dureza baixas.
– Cementita: duríssima e muito frágil, pouca ductilidade.
Logo:
– SAE 1045 (martensita + ferrita) terá dureza e resistência intermediárias, boa tenacidade e razoável ductilidade.
– SAE 1080 ( 100 % martensita) exibirá dureza e resistência máximas, porém baixa tenacidade e baixa ductilidade.
– SAE 1095 (martensita + cementita) terá dureza muito alta (ainda acima do SAE 1080 em função da cementita), mas tenacidade e ductilidade ainda menores, sendo o mais quebradiço dos três.

Resposta

a) Porque o SAE 1080 é aço eutetoide ( 0,80\,\% C): não forma fases proeutetóides no resfriamento, de modo que toda a austenita se converte em martensita ao temperar.
b) As microestruturas afetam as propriedades assim:
– SAE 1045 (martensit a+ferrita): dureza/resistência moderadas, boa tenacidade e ductilidade;
– SAE 1080 ( 100 % martensita): alta dureza e resistência, baixa tenacidade e ductilidade;
– SAE 1095 (martensit a+cementita): máxima dureza, mas tenacidade e ductilidade muito baixas (mais frágil).

Exercícios relacionados