Faça um gráfico correlacionando a resistência mecânica, dureza e ductilidade em função do teor de carbono nos aços e ferros fundidos. Explique o raciocínio que utilizou para traçar o gráfico.

Passo 1

O enunciado pede um gráfico qualitativo que mostre como a resistência mecânica, a dureza e a ductilidade variam em função do teor de carbono C nos aços e nos ferros fundidos. O conteúdo é de Ciência dos Materiais, envolvendo microestrutura (perlita, cementita, grafita) e suas propriedades mecânicas. Vamos precisar do conhecimento de como o aumento de \%\!C altera a fração de fases e, consequentemente, as propriedades.

Passo 2

Definimos o eixo horizontal (eixo x) como o teor de carbono, de 0\% até cerca de 4\% (0–2 % cobre aos aços, acima de 2 % inicia-se o campo dos ferros fundidos). No eixo vertical (eixo y) usamos escala relativa (de “baixa” a “alta”) para cada propriedade. Cada curva será qualitativa, indicando tendência geral.

Passo 3

Teoricamente, conforme aumenta o \%\!C:
  • Até cerca de 0{,}8\%\!C forma-se perlita em maior quantidade, aumentando resistência e dureza.
  • Acima de 0{,}8\%\!C começa a aparecer mais cementita e, nos ferros fundidos, grafita lamelar ou nodular, o que ainda tende a aumentar a dureza mas em menor taxa.
  • A ductilidade cai continuamente, pois fases mais duras e frágeis tomam conta.

Passo 4

Curva da resistência mecânica:
  • Em 0\%\!C (ferro puro) resistência baixa.
  • De 0\% a 0{,}8\%\!C há grande ganho de resistência (formação de perlita).
  • De 0{,}8\% a 2\% (aços hipereutetóides) continua subindo, mas em taxa reduzida.
  • Em ferros fundidos (> 2\%), leve platô ou até pequena queda se a grafita lamelar enfraquecer a matriz.

Passo 5

Curva da dureza:
  • Segue padrão parecido com a resistência, porém com aumento mais acentuado na zona inicial.
  • De 0\% a 0{,}8\% duraçao sobe forte (cementita dispersa).
  • Após, continua crescendo até ~ 3\%\!C, já nos ferros fundidos, pois a cementita e grafita endurecem a peça.

Passo 6

Curva da ductilidade:
  • Em 0\%\!C muito dúctil (ferro puro maleável).
  • Cai rapidamente de 0\% a 0{,}8\%\!C.
  • Decresce mais lentamente de 0{,}8\% a 2\%.
  • Em ferros fundidos (> 2\%), ductilidade muito baixa (material frágil).

Passo 7

Agrupando tudo, as três curvas ficam assim:
  • Resistência: sobe, depois se tende a estabilizar.
  • Dureza: sobe mais fortemente e mantém subida.
  • Ductilidade: cai de forma monotônica.

Resposta

Descrição do gráfico qualitativo:
Eixo x: teor de carbono 0\% 4\%.
Eixo y: escala relativa (baixa→alta).
Legenda das curvas:
– Azul: resistência mecânica
– Vermelho: dureza
– Verde: ductilidade
Tendências:
• Azul (resistência): começa baixa, cresce rápido até ~ 0{,}8\%\!C, cresce mais lentamente até ~ 2\%\!C, depois atinge platô ou leve queda.
• Vermelho (dureza): cresce fortemente até ~ 0{,}8\%\!C, continua subindo até ~ 3\%\!C.
• Verde (ductilidade): começa alta, cai rápido até ~ 0{,}8\%\!C, cai mais suavemente até ~ 2\%\!C, permanece muito baixa nos ferros fundidos.
Raciocínio: o carbono forma perlita e cementita que endurecem e reforçam o aço, mas tornam-no menos dúctil; acima de ~ 2\%\!C surgem fases de grafita que mantêm a dureza alta enquanto a ductilidade cai quase a zero.

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