Qual o efeito da temperatura e do tempo de duração do Recozimento Subcrítico nas propriedades mecânicas. Qual desses dois fatores provocam um maior efeito? Explique a sua resposta.
Passo 1
O enunciado pergunta qual o efeito da temperatura
e do tempo de duração
no recozimento subcrítico sobre as propriedades mecânicas (dureza
, resistência à tração
, limite de escoamento
, ductilidade e tenacidade) e qual desses fatores provoca maior mudança. Para responder, vamos usar conceitos de cinética de difusão, recuperação de defeitos cristalinos, recristalização parcial e esferoidização de cementita em aços.
Passo 2
Recozimento subcrítico é feito aquecendo o aço a uma temperatura abaixo de
(linha de transformação ferrita-perlita), tipicamente entre
C e
C. Nesse intervalo ocorrem:
– Recuperação de tensões internas e reorganização de discordâncias;
– Recristalização parcial de grãos deformados;
– Esferoidização progressiva de lamelas de cementita na perlita, transformando-as em partículas esferoidais.
– Recuperação de tensões internas e reorganização de discordâncias;
– Recristalização parcial de grãos deformados;
– Esferoidização progressiva de lamelas de cementita na perlita, transformando-as em partículas esferoidais.
Passo 3
Efeito da temperatura
A taxa desses processos é controlada pela difusão do carbono e ferro, cuja difusividade segue a lei de Arrhenius:
A taxa desses processos é controlada pela difusão do carbono e ferro, cuja difusividade segue a lei de Arrhenius:
onde
é a energia de ativação e
a constante dos gases. Como
aparece no denominador do expoente, pequenos aumentos de temperatura provocam grandes aumentos em
. Consequências mecânicas ao elevar
:
– Acelera esferoidização: menor dureza e resistência
, maior ductilidade;
– Recuperação e recristalização ocorrem mais rápido, reduzindo tensões internas e aumentando tenacidade.
– Acelera esferoidização: menor dureza
– Recuperação e recristalização ocorrem mais rápido, reduzindo tensões internas e aumentando tenacidade.
Passo 4
Efeito do tempo
Mantendo fixo, um aumento de
permite que os mesmos processos (difusão, esferoidização, recuperação) avancem, mas de forma decrescente:
– No início, há queda rápida de dureza e ;
– Após certo tempo, os eventos atingem saturação (quase toda perlita já esferoidizada), e melhorias adicionais são pequenas.
Mantendo
– No início, há queda rápida de dureza e
– Após certo tempo, os eventos atingem saturação (quase toda perlita já esferoidizada), e melhorias adicionais são pequenas.
Passo 5
Comparação dos dois fatores
Devido à dependência exponencial de em
, uma variação moderada na temperatura causa mudanças muito maiores na cinética das transformações do que simples variação linear ou de potência no tempo. Em outras palavras, dobrar o tempo pode aproximar-se de uma saturação, enquanto elevar
em apenas
C pode multiplicar
por vários fatores, acelerando dramaticamente a esferoidização e a recuperação.
Devido à dependência exponencial de
Resposta
A temperatura de recozimento subcrítico tem efeito mais pronunciado sobre as propriedades mecânicas do que o tempo de duração, pois o coeficiente de difusão cresce exponencialmente com
, enquanto o prolongamento do tempo apresenta efeito cada vez menor após a fase inicial de esferoidização e recuperação.