Explique o que é ferrita, austenita, cementita, perlita, bainita, martensita, martensita revenida e esferoidita.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede para explicar direitinho o que são ferrita, austenita, cementita, perlita, bainita, martensita, martensita revenida e esferoidita. O assunto é metalurgia do aço, mais especificamente as transformações de fase no sistema ferro-carbono. Para resolver a questão, a gente vai precisar entender:
- O diagrama de equilíbrio ferro-carbono (só no básico: onde aparece ferrita, austenita e cementita).
- O que rola nas transformações de fase quando a gente resfria em diferentes velocidades (resfriamento lento versus rápido).
- As características de cada microestrutura: composição em C, estrutura cristalina e propriedades mecânicas.
Passo 2
Ferrita (α-ferro):
- Teoria rápida: é o ferro com pouquíssimo carbono dissolvido (até ~0,02 % em massa de C).
- Estrutura cristalina: cúbica de corpo centrado (BCC).
- Ocorrência: estável em temperaturas abaixo de 912 °C no diagrama de equilíbrio.
- Propriedades: macia, dúctil (vai deixar o aço mais “maleável”).
Passo 3
Austenita (γ-ferro):
- Teoria rápida: é a fase do ferro que dissolve bastante carbono (até ~2,14 % em massa de C).
- Estrutura cristalina: cúbica de faces centradas (FCC), que tem mais espaço para o C.
- Ocorrência: aparece entre 912 °C e 1 394 °C no diagrama ferro-carbono.
- Propriedades: relativamente macia, altamente formável, mas só existe quente ou mantida em temperaturas altas devido à instabilidade em temperatura ambiente.
Passo 4
Cementita (Fe₃C):
- Teoria rápida: composto químico ferro-carbono de fórmula
. - Estrutura cristalina: ortorrômbica, formadora de compostos (carbeto).
- Propriedades: muito duro e quebradiço, dá resistência mas prejudica a ductilidade.
Passo 5
Perlita:
- Teoria rápida: estrutura lamelar (folhas alternadas) de ferrita + cementita que forma em resfriamento quase de equilíbrio a partir da austenita.
- Como forma: na faixa de temperatura de 723 °C, a austenita se transforma difundindo C para formar lamelas de ferrita (baixa % C) e de cementita (Fe₃C).
- Propriedades: equilíbrio bom entre dureza e ductilidade – o tipo “casca e recheio”.
Passo 6
Bainita:
- Teoria rápida: mistura de ferrita e cementita também, mas com morfologia acicular (agulhas ou placas mais finas) que aparece quando o resfriamento é mais rápido que o da perlita, porém não tão brusco quanto o da martensita.
- Temperaturas típicas: entre ~250 °C e 550 °C.
- Propriedades: dureza intermediária, tenacidade melhor que perlita grossa, mas menos que martensita.
Passo 7
Martensita:
- Teoria rápida: fase não‐equilíbrio formada por resfriamento super-rápido (têmpera) da austenita.
- Estrutura cristalina: tetragonal de corpo centrado (BCT) com carbono aprisionado em solução sólida.
- Propriedades: extremante dura e frágil, porque o carbono “empurra” fortemente a rede, gerando tensões internas.
Passo 8
Martensita revenida (martensita temperada):
- Teoria rápida: martensita que levou um “revenimento” (aquecimento controlado) abaixo da temperatura de transformação para aliviar tensões e precipitar pequenos carbonetos.
- O que muda: reduz a dureza exagerada da martensita bruta e aumenta a tenacidade (fica menos quebradiça).
Passo 9
Esferoidita:
- Teoria rápida: estrutura obtida ao aquecer perlita ou martensita temperada por tempo bem longo (típico ~700 °C por dezenas de horas).
- Morfologia: cementita precipita em forma de esferoides (gotinhas arredondadas) dentro da matriz de ferrita.
- Propriedades: ótima ductilidade e usinabilidade, mas só resistência moderada.
Resposta
Ferrita: ferro BCC com pouquíssimo C, macia e dúctil.
Austenita: ferro FCC que dissolve bastante C, só estável a quente.
Cementita (Fe₃C): carbeto duro/brittle.
Perlita: lamelas de ferrita+cimentita via resfriamento quase‐equilíbrio (~723 °C).
Bainita: agulhas de ferrita+cimentita via resfriamento moderado (250–550 °C).
Martensita: BCT supersaturado de C por resfriamento rápido, muito duro/frágil.
Martensita revenida: martensita que passou por revenimento para aliviar tensões, mais tenaz.
Esferoidita: cementita em esferoides na ferrita após longa exposição a ~700 °C, alta ductilidade.
Austenita: ferro FCC que dissolve bastante C, só estável a quente.
Cementita (Fe₃C): carbeto duro/brittle.
Perlita: lamelas de ferrita+cimentita via resfriamento quase‐equilíbrio (~723 °C).
Bainita: agulhas de ferrita+cimentita via resfriamento moderado (250–550 °C).
Martensita: BCT supersaturado de C por resfriamento rápido, muito duro/frágil.
Martensita revenida: martensita que passou por revenimento para aliviar tensões, mais tenaz.
Esferoidita: cementita em esferoides na ferrita após longa exposição a ~700 °C, alta ductilidade.