Explique o princípio de funcionamento de um dilatômetro e como ele pode ser útil na construção de diagramas de transformação (ITT e CCT)?
Passo 1
O enunciado pede para entender como um dilatômetro funciona e como, a partir dos dados de dilatação, conseguimos montar diagramas de transformação isotérmica (ITT) e de transformação em resfriamento contínuo (CCT).
O conteúdo envolvido é termodinâmica de fase e cinética de transformação em ligas metálicas, sobretudo aço, onde mudanças de fase ( , martensita, perlita etc.) vêm acompanhadas de variações dimensionais mensuráveis.
O conteúdo envolvido é termodinâmica de fase e cinética de transformação em ligas metálicas, sobretudo aço, onde mudanças de fase (
Passo 2
O princípio de funcionamento de um dilatômetro baseia-se em medir a variação de comprimento de uma amostra quando esta sofre mudanças de fase que envolvem diferença de volume específico. Tipicamente, a amostra cilíndrica fica apoiada entre duas pontas: uma mantém a amostra fixa e a outra é ligada a um sensor de deslocamento (geralmente um LVDT). A amostra é aquecida num forno especial até a fase homogênea (ex.: austenita
) e então submetida ao tratamento térmico desejado. Quando ocorre transformação de fase (por exemplo para ferrita
ou perlita), a amostra se expande ou contrai, deslocando o bastão de carga e gerando um sinal elétrico proporcional a essa variação de comprimento.
Passo 3
Na prática, o dilatômetro registra um gráfico comprimento
tempo ou comprimento
temperatura com resolução na faixa de décimos ou centésimos de micron. Cada inflexão ou patamar nessa curva indica o início ou o fim de uma transformação de fase:
Um desvio de inclinação marca o instante
(start) ou a temperatura
de início da transformação.
Outro ponto de estabilização indica
(finish) ou
de fim da transformação.
Passo 4
Para construir o diagrama ITT (isotérmico), procede-se assim:
. Austenitiza-se a amostra a alta temperatura para garantir
homogênea.
. Resfria-se rapidamente até uma temperatura de transformação
(abaixo da faixa crítica).
. Mantém-se isoterma em
e registra-se a dilatação versus tempo até completar a reação.
. Repete-se para várias temperaturas
.
. Marca-se em um gráfico
versus
e
os tempos correspondentes, traçando as curvas de início e fim de transformação.
Passo 5
Para o diagrama CCT (resfriamento contínuo), o procedimento é semelhante, mas o resfriamento é mantido a uma taxa constante
(por exemplo
,
etc.). Enquanto a amostra esfria sem paradas, o dilatômetro registra variações dimensionais em função da temperatura:
. Austenitiza-se e depois resfria-se a uma velocidade controlada.
. O registro comprimento
temperatura exibe “quedas” ou “subidas” indicando início (
) e fim (
) de cada transformação para aquela taxa de resfriamento.
. Repetem-se ensaios para várias
, traçando no mesmo gráfico as curvas de transformação de ferrita, perlita, bainita etc. para cada velocidade.
Resposta
Um dilatômetro mede as diminutas variações de comprimento de uma amostra submetida a mudanças de fase, transformando o deslocamento mecânico em sinal elétrico. Esses dados permitem identificar os tempos e temperaturas de início e fim de transformações de fase. Mantendo a amostra em temperatura constante constrói-se o diagrama ITT, e usando resfriamento contínuo a taxas controladas obtém-se o diagrama CCT.