Por que a martensita não aparece no diagrama de equilibrio? A martensita é mais facilmente obtida num aço hipoeutetóide ou eutetóide? Justifique todas as perguntas. (1,5)

Passo 1

O enunciado pergunta por que a martensita não aparece no diagrama de equilíbrio ferro-carbono e pede também em que tipo de aço — hipoeutetóide ou eutetóide — a martensita é obtida mais facilmente. O conteúdo envolve diagramas de fases em equilíbrio, transformações de fase com e sem difusão e o efeito do teor de carbono na transformação martensítica.

Passo 2

Um diagrama de equilíbrio ferro-carbono mostra apenas as fases estáveis (ou metaestáveis de longa duração) que se formam sob condições de equilíbrio térmico, isto é, resfriamento infinitamente lento e tempo suficiente para que os átomos se redistribuam por difusão. Fases que exigem difusão para se formar, como ferrita, perlita ou cementita, estão listadas, assim como austenita e cementita.
A martensita, por outro lado, é uma fase metastável obtida por transformação não difusional: quando a austenita é resfriada rapidamente abaixo de uma temperatura de início M_s, não há tempo para difusão de carbono e ocorre uma reorganização cristalina ortorrômbica. Essa transformação é praticamente instantânea e não está descrita por condições de equilíbrio.

Passo 3

Como o diagrama de equilíbrio só inclui fases formadas com difusão em condições de equilíbrio, a martensita, que se forma por uma transformação difusão-independente e é metastável, não aparece nesse diagrama.

Passo 4

Para avaliar em que aço a martensita surge mais facilmente, considere que a temperatura de início da transformação martensítica, M_s, depende negativamente do teor de carbono. Aproximadamente, em graus Celsius:
M_s \approx 550^\circ C - 350\cdot\%C
onde \%C é o teor de carbono em massa.
Como M_s decresce quando \%C aumenta, num aço com alto teor de carbono (eutetóide, \approx0,77\%), M_s fica mais baixo, exigindo um resfriamento maior para atingir a transformação. Em aço hipoeutetóide (teor < 0,77 %), M_s é mais alto, o resfriamento necessário é menor e a martensita se forma mais fácil e em maior fração.

Passo 5

Portanto, a martensita é mais facilmente obtida em aços hipoeutetóides, pois o teor de carbono menor eleva M_s e permite a transformação martensítica com resfriamento menos intenso.

Resposta

A martensita não aparece no diagrama de equilíbrio porque se forma por transformação difusão-independente (metastável), não prevista em condições de equilíbrio.
A martensita é mais facilmente obtida em aço hipoeutetóide, já que o menor teor de carbono eleva a temperatura M_s e reduz o resfriamento necessário para a sua formação.

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