Um ferro fundido hipereutético ( 5,0 \% \mathrm{C} ) é resfriado lentamente até 726^{\circ} \mathrm{C}. Quais são as fases finais e o microconstituinte proeutético presentes na microestrutura?
A. Fases: \mathrm{Fe}_{3} \mathrm{C}+ Líquido. Microconstituinte Proeutético: Ledeburita.
B. Fases: \alpha+\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{C}. Microconstituinte Proeutético: Ferrita Proeutética.
C. Fases: \alpha+\gamma. Microconstituinte Proeutético: Austenita.
D. Fases: \alpha+\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{C}. Microconstituinte Proeutético: Cementita Proeutética.

Passo 1

Enunciado e dados fornecidos:
  • Temos um ferro fundido hipereutético com composição de carbono \,5{,}0\%\\ \mathrm{C}.
  • O material é resfriado lentamente até \,726^\circ\mathrm{C}.
  • A pergunta: quais são as fases finais presentes nessa temperatura e qual é o microconstituinte proeutético presente na microestrutura?
  • Opções dadas (resumidas): A, B, C, D (ver enunciado).

Passo 2

Conceitos essenciais que vamos usar (explicados de forma direta):
  • Diagrama de equilíbrio ferro–carbono (Fe– \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}): é o mapa que diz quais fases são estáveis a cada temperatura e composição.
  • Eutetoide: reação sólida \gamma \rightarrow \alpha + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C} que ocorre a aproximadamente \,727^\circ\mathrm{C} para aço com \,0{,}76\%\\ \mathrm{C} (essa temperatura é chamada temperatura eutetoide).
  • Eutético: reação líquido \rightarrow \gamma + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C} que ocorre a cerca de \,1147^\circ\mathrm{C} e composição eutética \sim 4{,}3\%\\ \mathrm{C}; o produto eutético no sistema Fe– \mathrm{Fe}_3\mathrm{C} é a ledeburita (mistura de austenita e cementita).
  • Hipereutético: liga com teor de carbono maior que a composição eutética (isto é, maior que \sim 4{,}3\%\\ \mathrm{C}). No resfriamento, forma-se primeiro um constituinte primário (proeutético) antes da reação eutética.

Passo 3

O que significa “proeutético” (proeutectic / proeutético) e como se forma:
  • Proeutético = constituinte que se forma antes da reação eutética (ou eutetoide), ou seja, que “precipita” a partir do líquido (ou da fase \gamma) antes do restante transformar-se na mistura eutética.
  • Para uma liga hipereutética ( \,C > 4{,}3\%), o primeiro sólido que aparece do líquido ao resfriar é a cementita primária ( \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}). Essa cementita formada antes do ponto eutético é chamada de cementita proeutética (ou cementita primária).

Passo 4

Trajetória de resfriamento para uma liga com \,5{,}0\%\\ \mathrm{C} (hipereutético) — passo a passo qualitativo:
  • Ao baixar a temperatura desde o líquido quente, como \,5{,}0\% é maior que a composição eutética \sim 4{,}3\%, aparece primeiro a cementita primária ( \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}) a partir do líquido (isto é o constituintes proeutético).
  • Ao atingir a temperatura eutética (próxima de \,1147^\circ\mathrm{C}), o restante do líquido sofre a reação eutética e forma ledeburita (mistura de austenita \gamma + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}).
  • Continuando o resfriamento, a austenita presente (incluída na ledeburita e/ou restante da estrutura) transforma-se, na temperatura eutetoide \sim 727^\circ\mathrm{C}, em uma mistura de ferrita ( \alpha) e cementita ( \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}) — isto é, forma perlita (que é microconstituinte composto por \alpha + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}).
  • Como o enunciado manda até \,726^\circ\mathrm{C} (logo abaixo de \,727^\circ\mathrm{C}), já ocorreu a transformação eutetoide da austenita remanescente em \alpha + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}.

Passo 5

Quais fases estão presentes exatamente em \,726^\circ\mathrm{C} para a liga \,5{,}0\%\\ \mathrm{C}:
  • Não há mais líquido (solidificação já ocorreu muito acima).
  • As fases estáveis logo abaixo do eutetoide são ferrita ( \alpha) e cementita ( \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}). A austenita já teria se transformado em \alpha + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}.
  • Portanto, as fases presentes em \,726^\circ\mathrm{C} são \alpha + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C}.

Passo 6

Qual é o microconstituinte proeutético para \,5{,}0\%\\ \mathrm{C}?
  • Por definição de hipereutético e pela trajetória de solidificação explicada no Passo 4, o constituinte que aparece antes da reação eutética é a cementita primária (cementita proeutética).
  • Logo, o microconstituinte proeutético é a cementita (cementita proeutética).

Passo 7

Relacionando com as alternativas apresentadas:
  • A alternativa A fala em \mathrm{Fe}_3\mathrm{C} + líquido e microconstituinte ledeburita — incorreta para \,726^\circ\mathrm{C} (não há líquido nessa temperatura) e ledeburita é eutética, não proeutética.
  • A alternativa B dá fases \alpha + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C} (correto para a temperatura) mas afirma microconstituinte proeutético = ferrita proeutética (incorreto, ferrita não é o proeutético em liga hipereutética).
  • A alternativa C dá fases \alpha + \gamma e microconstituinte austenita — incorreto porque a \gamma (austenita) já teria se transformado abaixo do eutetoide.
  • A alternativa D dá fases \alpha + \mathrm{Fe}_3\mathrm{C} e microconstituinte proeutético = cementita proeutética — isto condiz com a explicação: fases presentes e constituinte formado antes da eutética/eutetoide.

Resposta

D.

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