(a) Explique brevemente por que uma fase proeutetoide (ferrita ou cementita) se forma ao longo dos contornos de grão da austenita.
(b) Para uma liga com 99,65 \% em massa de Fe e 0,35 \% em massa de C , a uma temperatura logo abaixo da eutetoide, determine: (i) As frações das fases totais de ferrita e cementita; (ii) As frações de ferrita proeutetoide e perlita; (iii) A fração de ferrita eutetoide.

Passo 1

O enunciado trata de um aço hipoeutetóide com 0,35\% em massa de C e pede:
  • (a) por que a fase proeutetoide (ferrita ou cementita) se forma nos contornos de grão da austenita;
  • (b) usando a regra da alavanca, determinar logo abaixo da temperatura eutetóide:
  1. as frações totais de ferrita e de cementita;
  2. as frações de ferrita proeutetoide e de perlita;
  3. a fração de ferrita eutetóide (na perlita).

Passo 2

(a) Ao resfriar um aço hipoeutetóide pelo diagrama Fe–C, a primeira fase a aparecer abaixo da linha A_3 é a ferrita, porque a austenita fica supersaturada em Fe e empurra o excesso de C para os contornos de grão. Nesses contornos há maior difusividade e energia de contorno, o que facilita a nucleação da ferrita proeutetoide antes que toda a austenita alcance a composição eutetóide. Se fosse hipereutetóide, seria a cementita proeutetoide que se formaria analogamente.

Passo 3

(b)(i) Frações totais de ferrita \alpha e de cementita \mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C} abaixo da eutetóide:
Usamos a composição de equilíbrio na eutetóide:
C_{\alpha}=0,022\%,\quad C_{\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}}=6,70\%,\quad C_{0}=0,35\%.
Pela regra da alavanca em \alpha + \mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}:
f_{\alpha}=\frac{C_{\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}}-C_{0}}{C_{\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}}-C_{\alpha}} =\frac{6,70-0,35}{6,70-0,022} \approx0,9514,
f_{\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}}=\frac{C_{0}-C_{\alpha}}{C_{\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}}-C_{\alpha}} =\frac{0,35-0,022}{6,70-0,022} \approx0,0486.

Passo 4

(b)(ii) Frações de ferrita proeutetoide e de perlita:
Logo acima de 727^\circ\text{C} estamos em equilíbrio \alpha+\gamma com
C_{\alpha}=0,022\%,\quad C_{\gamma}=0,80\%,\quad C_{0}=0,35\%.
Aplicando alavanca em \alpha+\gamma:
f_{\alpha}^{\text{pro}}=\frac{C_{\gamma}-C_{0}}{C_{\gamma}-C_{\alpha}} =\frac{0,80-0,35}{0,80-0,022} \approx0,578,
f_{\gamma}=\frac{C_{0}-C_{\alpha}}{C_{\gamma}-C_{\alpha}} \approx0,422.
Essa fração de \gamma transforma-se integralmente em perlita, logo
f_{\text{perlita}}=0,422.

Passo 5

(b)(iii) Fração de ferrita eutetóide (na perlita):
Dentro da perlita a proporção de ferrita é
\frac{C_{\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}}-C_{\text{eut}}} {C_{\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}}-C_{\alpha}} =\frac{6,70-0,80}{6,70-0,022} \approx0,884.
Multiplicando pelo total de perlita:
f_{\alpha}^{\text{eut}}=0,422\times0,884\approx0,373.

Resposta

(a) Porque, ao resfriar abaixo de A_3, a austenita supersaturada em Fe nucleia ferrita nos contornos de grão (maior energia e difusão) antes de atingir a composição eutetóide.
(b)(i) f_{\alpha}\approx0,9514, f_{\mathrm{Fe}_{3}\mathrm{C}}\approx0,0486.
(b)(ii) f_{\alpha}^{\text{pro}}\approx0,578, f_{\text{perlita}}\approx0,422.
(b)(iii) f_{\alpha}^{\text{eut}}\approx0,373.

Exercícios relacionados