Determinar as fases presentes, a composição e a quantidade relativa de cada uma delas, para um aço carbono com 1,2 % a 880^circ C, 760^circ C e 700^circ C. (Admita o equilíbrio.)

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. A gente tem um aço com 1,2% de carbono e precisa descobrir quais fases estão presentes nesse aço a diferentes temperaturas: 880°C, 760°C e 700°C. Para resolver isso, vamos usar o diagrama de fases ferro-carbono, que mostra quais fases existem em diferentes composições e temperaturas. A gente vai precisar entender um pouco sobre as fases presentes nesse diagrama e como elas se comportam com a temperatura e a composição de carbono.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar para a temperatura de 880°C. No diagrama de fases ferro-carbono, essa temperatura está entre a temperatura eutetóide (727°C) e a temperatura eutética (1147°C). Com 1,2% de carbono, que é menos que o ponto eutético de aproximadamente 4,3% de C, estamos numa região onde podemos ter duas fases principais: a austenita (γ) e a cementita (Fe₃C).
A austenita é uma fase sólida de ferro com estrutura cúbica de face centrada onde o carbono está dissolvido. A cementita, por outro lado, é um composto intersticial de ferro e carbono, conhecido também como carbeto de ferro.

Passo 3

Agora, vamos para a temperatura de 760°C. Essa temperatura está logo acima da temperatura eutetóide de 727°C. Nessa região, temos uma mistura de duas fases: perlita e austenita. A perlita é uma microestrutura constituída por camadas alternadas de ferrita (ferrorosa com baixo teor de carbono) e cementita.
Como estamos acima da temperatura eutetóide, a austenita ainda está presente, mas à medida que a temperatura diminui e se aproxima da eutetóide, ocorre a transformação parcial da austenita em perlita.

Passo 4

Por fim, vamos analisar a temperatura de 700°C. Essa temperatura está abaixo da temperatura eutetóide de 727°C. Nesse caso, a austenita não é mais estável e se transforma completamente em perlita. Portanto, a fase presente a 700°C é somente a perlita, que é uma mistura de ferrita e cementita.

Passo 5

Para determinar a quantidade relativa de cada fase, usamos as regras de alavanca do diagrama de fases, conhecidas como regras de lever. A quantidade de cada fase depende de onde a composição de 1,2% de C cai no diagrama em relação às fases presentes.
  • A 880°C: Temos austenita e cementita. A quantidade relativa pode ser determinada pela posição da composição em relação às linhas de equilíbrio no diagrama.
  • A 760°C: Temos perlita e austenita. A quantidade de perlita aumenta conforme a temperatura diminui, enquanto a quantidade de austenita diminui.
  • A 700°C: Somente perlita está presente, então todo o material está na forma de perlita.

Resposta

A 880°C, o aço com 1,2% de C apresenta duas fases: austenita e cementita, com austenita predominando. A 760°C, estão presentes perlita e austenita, com maior quantidade de perlita. A 700°C, o aço é inteiramente perlítico, composto por ferrita e cementita.

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