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:
onde
e
é o ângulo de molhamento entre a fase nucleante (ferrita) e a inclusão. Como
,
, 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:
Tamanho e distribuição homogênea das inclusões (típico
–
).
Natureza química (óxidos de alumínio, nitretos de titânio, etc.) que apresente bom molhamento pela ferrita.
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.
– 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 (
) 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.