Calcule a fração de massa de Ferrita Pró-Eutetóide e Perlita nesta liga, usando a regra da alavanca em torno do ponto eutetóide.
(1,0 Ponto) Considere um aço hipereutetóide com
sendo resfriado lentamente a partir da região da Austenita até a temperatura ambiente.
(1,0 Ponto) Considere um aço hipereutetóide com
Passo 1
O enunciado pede para calcular a fração de massa de Ferrita Pró-Eutetóide e de Perlita numa liga de aço com composição total
de carbono, resfriada lentamente desde a região da Austenita até temperatura ambiente. Informação relevante fornecida:
. Vou usar a regra da alavanca em torno do ponto eutetóide do diagrama Fe–Fe
C. Para isso preciso dos valores típicos do diagrama: composição do ponto eutetóide
e composição do carboneto de ferro (cementita)
. (Esses dois números são parâmetros padrão do diagrama Fe–Fe
C e eu os estou usando aqui.)
Passo 2
Entendimento físico importante (muito útil na prova): como o aço é hipereutetetóide (
), a transformação ao resfriar ocorre assim:
- Acima da temperatura eutetóide, forma-se primeiro fase pró-eutetóide: no caso hipereutetetóide essa fase pró-eutetóide é a cementita (
), não a ferrita. Logo, a ferrita pró-eutetóide é ausente (fração zero). - No ponto eutetóide, a austenita remanescente (com composição
) transforma-se em perlita. Portanto a fração de perlita ao final é igual à fração de austenita que existia no equilíbrio imediatamente antes da transformação eutetóide.
Resumo prático que vou usar: ferrita pró-eutetóide =para um aço hipereutetóide; o restante da massa (menos a cementita pró-eutetóide) virá como perlita.
Passo 3
Explicando a regra da alavanca aplicada aqui (a parte técnica que você precisa saber na prova):
- No equilíbrio logo acima do eutetóide há duas fases: austenita (
, com composição ) e cementita ( , com composição ). - A regra da alavanca dá a fração de cada fase a partir das posições relativas das composições na escala do carbono. Se chamarmos
a fração em massa da austenita (que depois vira perlita) e a fração em massa da cementita pró-eutetóide, então
e
- Aqui cada símbolo significa:
-
: composição global da liga ( em massa de C); -
: composição da austenita no ponto eutetóide ( em massa de C); -
: composição do carboneto de ferro (cementita), aproximadamente C; -
: fração em massa da austenita presente no equilíbrio imediatamente acima do eutetóide (essa será a fração de perlita após transformação).
Essa fórmula vem diretamente do equilíbrio de massas (alavanca): a fração de uma fase é a razão do segmento oposto na linha de composições.
-
Passo 4
Agora aplico os números na fórmula. Substituindo
,
e
:
Portanto a fração de perlita (em massa) é aproximadamente
(ou
). A fração de cementita pró-eutetóide é
(ou
). E como já argumentado no Passo 2, a fração de ferrita pró-eutetóide é nula:
Passo 5
Interpretação final e dica para a prova: responda sempre primeiro se a liga é hipo- ou hipereutetóide (compare
com
). Isso te diz qual é a fase pró-eutetóide (ferrita se
, cementita se
). Depois use a regra da alavanca entre as composições relevantes para obter as frações. Aqui, como
, a pró-eutetóide é cementita e ferrita pró-eutetóide =
. A perlita é a porção igual à fração de austenita que existia no eutetóide, que calculamos como
.
Resposta
Ferrita pró-eutetóide:
Perlita: (aprox.
)
Perlita: