Descrever as mudanças de fases que ocorrem durante o aquecimento, a partir da temperatura ambiente até
de um aço com
de carbono.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa descrever as mudanças de fases que acontecem quando a gente aquece um aço com 0,2% de carbono desde a temperatura ambiente até 1200°C. Para isso, vamos usar o diagrama de fases do ferro-carbono, que nos mostra como as diferentes fases do aço se comportam com a variação de temperatura. Vamos precisar entender conceitos como aços eutetóides, estruturas como perlita, austenita, cementita e bainita, além dos pontos críticos como a temperatura de eutetóide.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o aço com 0,2% de carbono é conhecido como aço hipereutetóide, já que o ponto eutetóide ocorre em 0,76% de carbono. Isso significa que, ao aquecer esse aço, ele vai passar por diferentes transformações de fase conforme a temperatura aumenta.
Passo 3
Começando na temperatura ambiente, o aço está na fase ferrita (ou α-ferro), que é uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC) com baixa solubilidade de carbono. A ferrita é macia e dúctil.
Passo 4
Ao aquecer o aço até aproximadamente 723°C, chegamos à temperatura de eutetóide. Nesse ponto, a ferrita começa a se transformar em perlita, que é uma mistura de ferrita e cementita (Fe₃C). A perlita tem uma estrutura lamelar, dando ao aço maior dureza e resistência.
Passo 5
Continuando o aquecimento acima de 723°C, o aço entra na fase austenita (ou γ-ferro), que tem uma estrutura cristalina cúbica de face centrada (CFC). A austenita pode dissolver mais carbono, permitindo mudanças adicionais na estrutura do aço.
Passo 6
À medida que a temperatura se aproxima de 1147°C, o aço hipereutetóide completa a transformação para austenita pura. Acima dessa temperatura, a austenita é estável até atingir cerca de 1394°C, onde ocorre a decomposição em austenita e cementita novamente.
Passo 7
Finalmente, quando o aço atinge 1200°C, estamos na faixa da austenita pura, pronta para sofrer outras transformações dependendo do resfriamento subsequente. Porém, até esse ponto, as principais mudanças de fase já ocorreram conforme descrito.
Resposta
Durante o aquecimento de um aço com 0,2% de carbono da temperatura ambiente até 1200°C, as seguintes mudanças de fases ocorrem:
- Ferrita (α) na temperatura ambiente.
- Transformação da ferrita em perlita ao atingir 723°C (temperatura de eutetóide).
- Transição da perlita para austenita (γ) ao continuar o aquecimento acima de 723°C.
- Aços hipereutetóides completamente transformados em austenita pura até aproximadamente 1147°C.
- A presença de austenita pura às 1200°C.
Essas mudanças indicam a passagem por ferrita, perlita e austenita durante o aquecimento do aço de 0,2% de carbono até 1200°C.