Quais os efeitos dos elementos de liga sobre a temperabilidade dos aços? Elucidar a resposta.
Passo 1
Beleza, então o exercício pergunta “Quais os efeitos dos elementos de liga sobre a temperabilidade dos aços?”. Isso cai na matéria de Tratamento Térmico de Aços, mais especificamente no conceito de TEMPERABILIDADE (ou hardenability). Para resolver vamos precisar:
- Entender o que é temperabilidade e por que ela é importante.
- Saber como certos elementos de liga (Cr, Mn, Mo, Ni, Si, V, etc.) alteram a capacidade do aço de endurecer em profundidade.
Passo 2
O que é temperabilidade?
- Temperabilidade é a capacidade do aço de formar martensita (estrutura dura) ao ser resfriado, não só na superfície, mas com certa profundidade.
- Não confunda com dureza: dureza é “quão duro” o aço fica, temperabilidade é “até que profundidade” ele fica duro quando é têmperado (mergulhado em óleo, água, etc.).
- A base disso está nas curvas TTT/CCT: quanto mais um elemento atrasa a transformação perlítica/bainítica, maior a chance de se formar martensita até lá no fundão da peça.
Passo 3
Como os elementos de liga interagem com o processo de transformação?
- Todo elemento de liga dissolve-se no ferro γ (austenita) e dificulta a difusão de carbono e ferro na temperatura de resfriamento.
- Na prática isso significa: as curvas de transformação (perlítica/bainítica) deslocam-se pra a direita. Logo, você pode resfriar mais devagar e ainda assim “chegar” na região onde a martensita aparece antes que o perlita se forme.
Passo 4
Efeitos dos principais elementos de liga
-
Carbono © – embora não seja “elemento de liga” típico, é fundamental:
- Aumenta a quantidade de martensita possível.
- Sozinho já dá certa temperabilidade, mas tem limite.
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Cromo (Cr) e Molibdênio (Mo):
- São campeões em aumentar temperabilidade.
- Retardam fortemente a nucleação de perlita, deslocando muito a curva TTT/CCT.
- Combinados, permitem ter peças mais grossas endurecendo até o núcleo.
-
Manganês (Mn), Níquel (Ni) e Silício (Si):
- Também aumentam temperabilidade, mas em grau menor que Cr e Mo.
- Facilitam a formação de austenita e retardam um pouco a transformação perlítica.
-
Vanádio (V), Tungstênio (W) e Titânio (Ti):
- Agem principalmente formando carbonetos finos e impedindo movimento de contornos de grão, o que também ajuda a manter a austenita estável por mais tempo.
Passo 5
Resumindo o efeito geral
- Quanto mais elementos que atrasam a transformação (e em maior quantidade), maior profundidade de martensita você obtém.
- Assim, um aço com mais Cr/Mo/Mn poderá ser têmperado em seções mais grossas sem ficar só duro na superfície.
Resposta
Os elementos de liga aumentam a temperabilidade ao retardar a transformação perlítica/bainítica, deslocando as curvas TTT/CCT para a direita. Na prática:
• Cr e Mo = maior efeito (permutam a formação de perlita).
• Mn, Ni e Si = efeito moderado.
• V, W e Ti = efeito secundário (carbonetos finos e inibição de crescimento de grão).
Com isso, aços mais “ligados” endurecem com martensita em profundidades maiores quando submetidos à têmpera.
• Cr e Mo = maior efeito (permutam a formação de perlita).
• Mn, Ni e Si = efeito moderado.
• V, W e Ti = efeito secundário (carbonetos finos e inibição de crescimento de grão).
Com isso, aços mais “ligados” endurecem com martensita em profundidades maiores quando submetidos à têmpera.