Qual a diferença entre perlita fina e grossa do ponto de vista microestrutural, de dureza e limite de resistência à tração. Como podemos obter cada uma dessas microestruturas para um mesmo aço hipotético?

Passo 1

O enunciado pede para comparar perlita fina e perlita grossa em termos de
  • microestrutura,
  • dureza ( HV) e limite de resistência à tração ( sigmaUTS),
    e explicar como obter cada uma dessas microestruturas partindo de um mesmo aço hipotético (por exemplo um aço eutetóide com 0,8,% de carbono). Para isso vamos usar conceitos de transformação isotérmica da austenita (diagrama TTT) e o efeito do espaçamento lamelar sobre as propriedades mecânicas.

Passo 2

Do ponto de vista microestrutural:
  • Perlita grossa: as lamelas de ferrita e cementita são relativamente espessas, com espaçamento lamelar maior (tipicamente lambdasim1,mum); há menor área de interface ferrita–cementita.
  • Perlita fina: as lamelas são muito mais finas, com espaçamento lamelar reduzido (tipicamente lambdasim0,1,mum), aumentando significativamente a área de interface.

Passo 3

Em dureza e resistência à tração ocorre o seguinte:
  • Quanto menor o espaçamento lamelar lambda, maior o efeito de obstáculo ao movimento de discordâncias na ferrita (reforço de partição pela cementita) – isso eleva tanto HV quanto sigmaUTS.
  • Logo, perlita fina apresenta maior dureza e maior sigmaUTS do que perlita grossa, porque a densidade de interfaces ferrita–cementita é maior e impede melhor o deslizamento.

Passo 4

Como obter cada microestrutura no mesmo aço (mesma composição)?
  • Para perlita grossa: fazer um resfriamento lento da austenita através da zona de transformação, por exemplo resfriar em forno ou em ar de modo a passar pela faixa de 700- 750^circC com taxa de resfriamento baixa ( <=sssim 1^circC/s), ou manter isoterma em torno de 700^circC por tempos maiores (alguns minutos).
  • Para perlita fina: resfriar mais rapidamente até a faixa de transformação mais baixa ( 500- 550^circC) e manter isoterma curta (fração de minuto) ou mesmo resfriamento contínuo rápido (vários ^circC/s, ex. óleo ou água), de forma a acionar a nucleação intensa de lamelas finas.

Resposta

bul<=t Perlita grossa: lamelas espessas ( lambdasim1,mum), menor área de interface, menor HV e menor sigmaUTS; obtida por resfriamento lento ou isoterma alta ( approx 700circC) e longa.
bul<=t Perlita fina: lamelas muito finas ( lambdasim0,1,mum), maior área de interface, maior HV e maior sigmaUTS; obtida por resfriamento rápido até temperatura baixa ( approx 550circC) e isoterma curta ou resfriamento contínuo rápido.

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