Explique como ocorre a transformação de perlítica.
Passo 1
O enunciado pede para explicar como ocorre a transformação perlítica em aços carbono, ou seja, a reação eutetoide em que a fase austenita () se decompõe em uma mistura lamelar de ferrita () e cementita () ao atingir a temperatura crítica. Vamos usar conceitos de diagramas de fases, reações eutetoides, difusão de carbono e cinética de transformação para entender o processo.
Passo 2
A perlita é uma microestrutura lamelar formada pela reação eutetoide
num aço com teor de carbono em torno de approx0,8%. Nessa reação, a fase gamma (rica em carbono) se torna instável ao ser resfriada abaixo de approx727,^circC e passa a decompor-se em duas fases mais estáveis: alpha (baixo teor de carbono) e Fe3C (alto teor de carbono).
Passo 3
O mecanismo é controlado por difusão de carbono. Primeiro ocorrem nucleações preferencialmente nos contornos de grão de gamma. A partir desses sítios inicia-se o crescimento radial de cementita ou ferrita seguindo planos cristalográficos que minimizam a energia de interface. O carbono migra do volume de gamma para formar finas lâminas de Fe3C entre camadas de alpha. O espaçamento das lâminas depende do superresfriamento: quanto maior a sub-resfriamento abaixo de 727,^circC, mais fina é a lamelação, pois a difusão é mais lenta mas a força motriz maior.
Passo 4
A cinética de transformação é descrita nos diagramas de tempo-temperatura (TTT) e pela equação de Avrami–Johnson–Mehl:
X(t) = 1 - expl(-k,t^nr)
onde X(t) é a fração transformada, k e n dependem da temperatura de transformação e do mecanismo (difusão e geometria de crescimento). No diagrama TTT a zona de formação de perlita aparece como uma curva em “U”: resfriamentos muito rápidos ou muito lentos retardam a nucleação.
Passo 5
Para determinar a fração de perlita formada a partir de uma austenita com composição inicial C0, aplica-se a regra da alavanca no diagrama de fases:
fperlita = C0 - CalphaCFe3C - Calpha
onde Calphaapprox0,02% e CFe3Capprox6,7%. Para C0approx0,8% obtém-se praticamente fperlitaapprox1, ou seja, toda a austenita se converte em perlita no ponto eutetoide.
Resposta
A transformação perlítica é a reação eutetoide gammatoalpha+Fe3C que ocorre ao resfriar austenita a approx727,^circC. Ocorre por nucleação preferencial nos contornos de grão e crescimento lamelar controlado pela difusão de carbono, gerando camadas alternadas de ferrita e cementita cuja espessura depende do sub-resfriamento. A cinética segue a lei de Avrami e a fração de perlita é obtida pela regra da alavanca no diagrama de fases.