Explique:
a)
As formas de aumento de resistência mecânica do aço com a presença de elementos não ferrosos.
b)
As vantagens do processo de aumento de resistência mecânica da letra a) em relação ao aumento de resistêncía do aço pelo aumento da concentração de carbono.
a)
b)
Passo 1
O enunciado pede que a gente explique duas coisas sobre o reforço do aço usando elementos não ferrosos:
- em (a) quais são os mecanismos de elevação de resistência mecânica quando se adicionam esses elementos
- em (b) por que esse caminho é melhor que simplesmente aumentar o teor de carbono no aço
Passo 2
Para a parte (a), os elementos não ferrosos atuam principalmente por três mecanismos de fortalecimento no aço:
- Endurecimento por solução sólida
Esses átomos de impureza (por exemplo Ni, Cr, Mn) se dissolvem na matriz de ferro, causando distorções de rede que dificultam o movimento das discordâncias e, assim, aumentam a resistência. - Endurecimento por precipitação
Quando se tem elementos como Ti, V e Nb, formam-se finos carbonetos ou nitretos que se dispersam pela matriz. Essas partículas impedem o deslizamento das discordâncias, gerando ganho de resistência. - Refinamento de grão (e microligações)
Adições de microliga (por exemplo Al, Ti, Nb) favorecem grãos mais finos durante o tratamento térmico. Grãos menores aumentam a resistência conforme a relação de Hall–Petch, pois há mais contornos de grão que barram o avanço de discordâncias.
Passo 3
Para a parte (b), comparar esse reforço por elementos não ferrosos com o simples aumento de carbono mostra várias vantagens:
- Menor perda de tenacidade: aumentar muito o carbono torna o aço mais duro, porém muito quebradiço; ligas com elementos não ferrosos mantêm melhor tenacidade e ductilidade.
- Melhor soldabilidade e conformabilidade: altos teores de carbono aumentam a sensibilidade a trincas na solda e dificuldade de conformação a frio; as microligas preservam a soldabilidade.
- Controle fino de propriedades: a combinação de diferentes elementos permite otimizar resistência, resistência à corrosão e desempenho a altas temperaturas sem sacrificar outras características.
- Tratamentos térmicos menos agressivos: a precipitação de carbonetos ou nitretos ocorre a temperaturas e tempos menores que a perlita/carboneto de ferro puro, reduzindo deformações e distorções.
Resposta
a) Os elementos não ferrosos fortalecem o aço por solução sólida (distorsão na rede), precipitação de partículas duras (carbonetos/nitretos) e refinamento de grão (microliga).
b) Esse método mantém maior tenacidade e ductilidade, melhora a soldabilidade e conformabilidade, permite ajustar com precisão várias propriedades e exige tratamentos térmicos menos severos do que o simples aumento de carbono.
b) Esse método mantém maior tenacidade e ductilidade, melhora a soldabilidade e conformabilidade, permite ajustar com precisão várias propriedades e exige tratamentos térmicos menos severos do que o simples aumento de carbono.