Explicar a formação e os característicos da estrutura martensita.
Passo 1
Beleza, a questão tá pedindo pra gente explicar como se forma a martensita e quais são os “roles” dessa fase no aço. O conteúdo é Transformação de Fases em Aços, mais especificamente a transformação martensítica. Pra resolver isso a gente vai precisar entender imediatamente dois pontos-chave:
- O que acontece no aço quando ele esfria muito rápido (têm relação com difusão, temperaturas Ms e Mf etc.).
- Quais as características microestruturais e mecânicas da martensita resultante.
Passo 2
Primeiro, a teoria da formação da martensita:
- O aço austenítico (estrutura cúbica de face centrada, FCC) contém carbono dissolvido.
- Quando você faz um têmpera (resfriamento rápido), a transformação acontece sem difusão de carbono—é um “pulo” de fase.
- Existe uma temperatura Ms (start) em que começa a se formar a martensita e uma Mf (finish) onde ela termina.
- A transformação é de austenita FCC para uma estrutura tetragonal de corpo centrado (BCT), porque o carbono fica “preso” nas lacunas do ferro e estica o cristal.
- Isso acontece por um mecanismo de cisalhamento (shear): os planos atômicos se deslocam praticamente “no tranco”, sem tempo pra difusão do C.
Em notação simples, a mudança de rede pode ser vista como
Passo 3
Agora, as características da martensita:
- Microestrutura: feixes de agulhas ou lâminas bem finas. São agulhas porque o arranjo BCT “quebra” a simetria inicial do FCC e forma esse formato pontiagudo.
- Dureza e resistência: muito alta. Isso vem do forte enrijecimento por solução sólida (o carbono “presa” na rede) e dos defeitos gerados na transformação por cisalhamento.
- Fragilidade: junto com a dureza, a martensita tende a ser bem quebradiça, pois o carbono emperra os movimentos de discordâncias.
- Tensões internas: a distorção da rede gera tensões residuais, que podem causar trincas se você não aliviar (revenido).
Resposta
A martensita se forma quando o aço austenítico é resfriado muito rápido (têmpera) e, sem dar tempo para o carbono difundir, a rede FCC “salta” para uma estrutura tetragonal BCT numa reação de cisalhamento. O resultado são agulhas de martensita, com elevado teor de carbono preso na rede, o que confere grande dureza e resistência, mas também alta fragilidade e tensões internas.