Considere
de austenita contendo
C, e que é resfriada até abaixo de
.
Quantos quilogramas de cementita e de ferrita total se formam?
Quantos quilogramas de cementita e de ferrita total se formam?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem 6,0 kg de austenita com 0,45% de carbono e precisa descobrir quanto de cementita e ferrita vão se formar quando a austenita é resfriada abaixo de 727°C. Para isso, vamos usar conceitos de transformações de fase no sistema ferro-carbono e aplicar a regra da alavanca para fazer os cálculos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender um pouco da teoria por trás disso. No diagrama ferro-carbono, a austenita é uma fase sólida do aço que é estável a altas temperaturas. Quando resfriamos a austenita abaixo de 727°C, ela se transforma em outras fases dependendo da quantidade de carbono presente.
Para aços com menos carbono que o ponto eutetóide (0,76% C), como é o caso aqui com 0,45% C, ocorre uma transformação chamada de transformação eutetóide mais a formação de ferrita proeutética (ferrita que se forma antes da transformação eutetóide completa).
Passo 3
Agora, vamos aplicar a regra da alavanca para encontrar as proporções das fases formadas. A regra da alavanca nos ajuda a determinar a fração de cada fase em equilíbrio.
A equação geral para a regra da alavanca é:
Onde:
- $ C $ é o teor de carbono no aço original (0,45%).
- $ C_{ferrita} $ é o teor de carbono na ferrita (praticamente 0%).
- $ C_{eutetóide} $ é o teor de carbono no eutetóide (0,76%).
Passo 4
Aplicando os valores na equação:
Como a massa total é de 6,0 kg, a quantidade de ferrita será:
Resposta
Ao resfriar 6,0 kg de austenita com 0,45% de carbono abaixo de 727°C, formam-se aproximadamente 3,55 kg de cementita e 2,45 kg de ferrita.