Identifique o teor máximo de C que pode ser dissolvido na austenita. Compare esse valor com o correspondente da ferrita. Identifique as razões para a diferença observada;
Passo 1
O enunciado pede para determinar o teor de carbono que a austenita consegue dissolver no máximo, comparar esse valor com o da ferrita e explicar por que há essa diferença. O conteúdo principal aqui é o diagrama de fases ferro-carbono e a noção de solução sólida intersticial em diferentes estruturas cristalinas (fcc para austenita e bcc para ferrita).
Passo 2
No diagrama de fases ferro-carbono, o limite superior da região γ (austenita) ocorre próximo de
C, onde a austenita consegue dissolver até cerca de
em massa de carbono. Esse é o teor máximo de C em γ–Fe, pois acima dessa concentração forma-se metástato de cementita ou grafita.
Passo 3
Já na ferrita (α–Fe), a solubilidade máxima de carbono é muito baixa. No eutetoide (
C) esse limite é de cerca de
em massa de carbono. Abaixo dessa temperatura a capacidade cai ainda mais, chegando a praticamente zero à temperatura ambiente.
Passo 4
A razão dessa grande diferença está na estrutura cristalina e no tamanho dos sítios intersticiais:
– A ferrita tem rede bcc (body-centered cubic), cujos sítios intersticiais octaédricos são menores e menos numerosos, gerando grande distorção quando o carbono tenta entrar.
– A austenita tem rede fcc (face-centered cubic), com sítios octaédricos maiores e em maior quantidade, acomodando muito mais átomos de C com menor energia de distorção.
– A ferrita tem rede bcc (body-centered cubic), cujos sítios intersticiais octaédricos são menores e menos numerosos, gerando grande distorção quando o carbono tenta entrar.
– A austenita tem rede fcc (face-centered cubic), com sítios octaédricos maiores e em maior quantidade, acomodando muito mais átomos de C com menor energia de distorção.
Resposta
Teor máximo de C em austenita: 2,14 % em massa
Teor máximo de C em ferrita: 0,022 % em massa
Teor máximo de C em ferrita: 0,022 % em massa
Diferença deve-se ao tamanho e ao número de sítios intersticiais na rede fcc (austenita) serem muito maiores que na rede bcc (ferrita), reduzindo a energia de solução sólida do carbono.