Calcule os coeficientes de difusão no Ferro CCC e CFC.
Dados:
Ferro CCC:
Ferro CFC:
T - Temperatura absoluta (K)
Explique por que os tratamentos comerciais de cementação são realizados com o aço na condição CFC.
Dados:
Ferro CCC:
Ferro CFC:
T - Temperatura absoluta (K)
Explique por que os tratamentos comerciais de cementação são realizados com o aço na condição CFC.
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra calcular o coeficiente de difusão do carbono no ferro na fase CCC (ferrita, BCC) e CFC (austenita, FCC) usando a Lei de Arrhenius
Conteúdo: difusão em sólidos e equação de Arrhenius
O que vamos usar:
Conteúdo: difusão em sólidos e equação de Arrhenius
O que vamos usar:
- A fórmula
- Dados de
e para cada fase - Constante dos gases
- Uma temperatura típica de cementação, digamos
Passo 2
Primeiro converto a temperatura e monto a equação para cada fase:
- Ferrita (BCC):
- Austenita (FCC):
Aqui a teoria é simples: o termo
diz quanto a energia de ativação
“barra” a difusão; quanto maior
ou menor
, menor
.
Passo 3
Agora calculo cada exponencial e multiplico por
:
- Para o BCC:
$$D_{\mathrm{BCC}}\approx0.0079\times3{,}11\times10^{-4}=2{,}5\times10{-6};\mathrm{cm2/s} -\frac{33800}{1.907\cdot1173}\approx -15{,}1\quad\Longrightarrow\quad\exp(-15{,}1)\approx2{,}75\times10^{-7}$$$$D_{\mathrm{FCC}}\approx0.21\times2{,}75\times10^{-7}=5{,}8\times10{-8};\mathrm{cm2/s}$$
Passo 4
Apesar de a difusão ser mais rápida na ferrita (BCC), os tratamentos de cementação usam o aço em austenita (CFC) porque:
- A austenita dissolve muito mais carbono do que a ferrita, permitindo aumentar o teor de C na superfície.
- Essa solubilidade alta é essencial pra formar a camada cimentada desejada, mesmo com difusão um pouco mais lenta.
Resposta
Dado
K,
•
•
•
•
Tratamentos de cementação são feitos em austenita (CFC) porque ela comporta muito mais carbono na sua rede, possibilitando formar a camada rica em C, mesmo com difusão um pouco menor que na ferrita.