Qual o efeito de inclusões não metálicas na nucleação de ferrita acicular? Como isso pode afetar a nucleação da bainita e da ferrita acicular?

Passo 1

O enunciado pergunta qual é o papel de inclusões não metálicas (óxidos, nitreto de Ti, spinéis etc.) como sítios de nucleação de ferrita acicular e como isso interfere na competição entre ferrita acicular e bainita. O conteúdo envolve nucleação heterogênea de fases em austenita, energia de interface e distribuição de sítios de nucleação.

Passo 2

Para entender por que as inclusões favorecem ferrita acicular, lembramos a fórmula da barreira de nucleação para nucleação heterogênea:
De<a G^*het=f(theta),De<a G^*hom
onde
f(theta)=(2+costheta)(1-costheta)^24
e theta é o ângulo de molhamento entre a fase nucleante (ferrita) e a inclusão. Como 0<f(theta)<1, De<a G^*het<De<a G^*hom, ou seja, inclusões reduzem a energia crítica para formar núcleos de ferrita.

Passo 3

Na prática, inclusões não metálicas oferecem superfícies com energia de interface reduzida e geometria favorável, de modo que núcleos de ferrita formam-se preferencialmente sobre elas dentro dos grãos de austenita. Fatores importantes são:
bul<=t Tamanho e distribuição homogênea das inclusões (típico 1 5 mum).
bul<=t Natureza química (óxidos de alumínio, nitretos de titânio, etc.) que apresente bom molhamento pela ferrita.
bul<=t Alta densidade de sítios gera muita ferrita acicular dispersa.

Passo 4

Bainita típicamente nuclea em contornos de grão de austenita, onde a barreira de nucleação é menor que no interior do grão puro, mas maior que sobre a inclusão. Quando há muitas inclusões eficazes:
– Grande parte da energia disponível de super-refrigeração é gasta nucleando ferrita acicular nas inclusões antes que as condições de nucleação de bainita sejam atingidas.
– A ferrita acicular cresce em placas ramificadas preenchendo o grão, reduzindo área de contorno livre para a bainita.

Passo 5

Portanto, inclusões não metálicas deslocam o equilíbrio de nucleação a favor da ferrita acicular, diminuindo a taxa de nucleação de bainita e promovendo um microconstituição mais fina e isotrópica, com melhor tenacidade.

Resposta

Inclusões não metálicas atuam como sítios de nucleação heterogênea, reduzindo a barreira de nucleação ( De<a G^*) da ferrita acicular e favorecendo sua formação no interior dos grãos de austenita. Isso compete com a nucleação de bainita (que ocorre nos limites de grão), desviando energia de ativação para ferrita acicular, reduzindo a fração de bainita e refinando a microestrutura final.

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