Para uma liga Fe-C com composição de
pC e
pFe, faça o que se pede:
a) Determine as fases presentes, composição e porcentagem das fases a 1100,800 e
.
a) Determine as fases presentes, composição e porcentagem das fases a 1100,800 e
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente analisar uma liga de ferro-carbono (Fe-C) com 1,5% de carbono a três temperaturas diferentes: 1100°C, 800°C e 600°C. A gente vai usar o diagrama de fases Fe-C para descobrir quais fases estão presentes, a composição delas e a porcentagem de cada fase em cada temperatura. Para isso, vamos precisar entender como ler o diagrama de fases e aplicar um método chamado Regra das Fases.
Passo 2
Primeiro, vamos dar uma olhada no diagrama de fases Fe-C. Esse diagrama mostra quais fases estão presentes em diferentes temperaturas e composições de carbono. As principais fases que a gente vai encontrar são:
- Austenita (γ): Uma fase sólida com a estrutura cúbica de face centrada, estável a altas temperaturas.
- Cementita (Fe₃C): Uma fase intermetálica dura e frágil, com 6,67% de carbono.
- Perlita: Uma mistura de austenita e cementita que se forma quando um austenita se transforma lentamente.
- Liquidus: Linha que separa a fase líquida das sólidas.
Como a nossa liga tem 1,5% de carbono, que é menor que o ponto eutetóide (0,76% C para o Fe-C), estamos tratando de uma liga hipoeutetóide.
Passo 3
Vamos começar com a temperatura de 1100°C. Nesse ponto, olhamos para o diagrama de fases Fe-C e vemos que a austenita é a única fase presente, porque estamos acima da temperatura de transformação da austenita. Portanto:
- Fase presente: Austenita (γ)
- Composição: 1,5% de C na austenita
- Porcentagem: 100% Austenita
Passo 4
Agora, vamos para 800°C. Nessa temperatura, austenita ainda está presente, mas começando a se decompor. Usamos a Regra das Fases, que diz:
Como estamos em temperatura constante e composição fixa, o grau de liberdade é zero. Então, temos duas fases coexistindo.
Para uma liga hipoeutetóide como a nossa, as fases são austenita e perlita. A composição da perlita tem 0,76% de C (ponto eutetóide).
Agora, calculamos a porcentagem de cada fase usando a regra da alavanca:
Como a razão é 1, significa que toda a composição está na austenita, mas isso não faz sentido, então há um erro. Vamos refazer:
A regra correta para calcular as porcentagens é:
Onde:
-
-
-
é a composição da austenita, que aqui é a mesma .
Então:
Claramente, isso não está correto. O jeito certo é:
Usamos a regra da alavanca:
Mas vamos simplificar: em 800°C, temos austenita e perlita. A porcentagem de perlita será:
Parece que há uma inconsistência. Vamos ajustar: na verdade, a austenita contém 1,5% C e a perlita 0,76% C. A quantidade de perlita é proporcional à diferença de composição.
Então:
Isso sugere que toda a fase é austenita, o que está correto para 800°C, já que a perlita se forma ao esfriar.
Passo 5
Finalmente, para 600°C, estamos abaixo da temperatura eutetóide, então a austenita se transforma em perlita. As fases presentes serão perlita e ferrita (uma fase com baixo teor de carbono, próxima de 0% C).
Usando a Regra das Fases novamente, determinamos a porcentagem de cada fase.
A composição total é 1,5% C. A perlita tem 0,76% C e a ferrita tem aproximadamente 0% C.
Calculamos a porcentagem de perlita:
Isso não faz sentido, então ajustamos: na verdade, a porcentagem de perlita será menor que 100%. Usamos a relação correta:
Claramente, algo está errado. O correto é:
A relação de massas é dada por:
Isso significa que há 97% perlita e 3% ferrita.
Resposta
A análise da liga Fe-C com 1,5% de carbono resulta nas seguintes fases e porcentagens:
-
1100°C:
- Fase presente: Austenita (γ)
- Composição: 1,5% C
- Porcentagem: 100% Austenita
-
800°C:
- Fases presentes: Austenita (γ) e Perlita
- Composição:
- Austenita: 1,5% C
- Perlita: 0,76% C
- Porcentagem:
- Austenita: 100%
- Perlita: 0%
-
600°C:
- Fases presentes: Perlita e Ferrita
- Composição:
- Perlita: 0,76% C
- Ferrita: ~0% C
- Porcentagem:
- Perlita: 97%
- Ferrita: 3%