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
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
altera a fração de fases e, consequentemente, as propriedades.
Passo 2
Definimos o eixo horizontal (eixo
) como o teor de carbono, de
até cerca de
(0–2 % cobre aos aços, acima de 2 % inicia-se o campo dos ferros fundidos). No eixo vertical (eixo
) usamos escala relativa (de “baixa” a “alta”) para cada propriedade. Cada curva será qualitativa, indicando tendência geral.
Passo 3
Teoricamente, conforme aumenta o
:
- Até cerca de
forma-se perlita em maior quantidade, aumentando resistência e dureza. - Acima de
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
(ferro puro) resistência baixa. - De
a há grande ganho de resistência (formação de perlita). - De
a (aços hipereutetóides) continua subindo, mas em taxa reduzida. - Em ferros fundidos (>
), 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
a duraçao sobe forte (cementita dispersa). - Após, continua crescendo até ~
, já nos ferros fundidos, pois a cementita e grafita endurecem a peça.
Passo 6
Curva da ductilidade:
- Em
muito dúctil (ferro puro maleável). - Cai rapidamente de
a . - Decresce mais lentamente de
a . - Em ferros fundidos (>
), 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
: teor de carbono
→
.
Eixo : escala relativa (baixa→alta).
Eixo
Legenda das curvas:
– Azul: resistência mecânica
– Vermelho: dureza
– Verde: ductilidade
– Azul: resistência mecânica
– Vermelho: dureza
– Verde: ductilidade
Tendências:
• Azul (resistência): começa baixa, cresce rápido até ~ , cresce mais lentamente até ~
, depois atinge platô ou leve queda.
• Vermelho (dureza): cresce fortemente até ~ , continua subindo até ~
.
• Verde (ductilidade): começa alta, cai rápido até ~ , cai mais suavemente até ~
, permanece muito baixa nos ferros fundidos.
• Azul (resistência): começa baixa, cresce rápido até ~
• Vermelho (dureza): cresce fortemente até ~
• Verde (ductilidade): começa alta, cai rápido até ~
Raciocínio: o carbono forma perlita e cementita que endurecem e reforçam o aço, mas tornam-no menos dúctil; acima de ~
surgem fases de grafita que mantêm a dureza alta enquanto a ductilidade cai quase a zero.