2^prime Questäo: Porque a difusão do carbono na austenita é menor do que na ferrita? Explique.

Passo 1

O enunciado pergunta por que a difusão do carbono em austenita é menor do que em ferrita. O conteúdo envolvido é difusão intersticial em sólidos metálicos e, para resolver, vamos precisar do modelo de Arrhenius para coeficiente de difusão e das características cristalográficas das fases ferrita (estrutura cúbica de corpo centrado – BCC) e austenita (estrutura cúbica de faces centradas – FCC).

Passo 2

Para difusão intersticial, o coeficiente de difusão D obedece à equação de Arrhenius:
D = D0,expl(-QR,Tr),
onde D0 é o fator pré-exponencial (frequência de tentativas de salto), Q é a energia de ativação para o átomo intersticial pular de um sítio a outro, R é a constante dos gases ideais e T a temperatura absoluta.

Passo 3

A ferrita (BCC) e a austenita (FCC) têm tamanhos e formas diferentes de sítios intersticiais: em BCC existem sítios tetraédricos relativamente espaçados, enquanto em FCC os sítios octaédricos são menores e mais apertados. Como o carbono ocupa esses sítios intersticiais, a geometria mais restrita da FCC implica em maior distorção do retículo quando o átomo de carbono salta de um sítio ao outro.

Passo 4

Essa distorção extra na austenita aumenta a energia de ativação Q e costuma reduzir também o fator D0, pois o salto exige reorganização maior dos átomos vizinhos. Pela equação de Arrhenius, um Q maior e um D0 menor resultam em D significativamente menor em FCC do que em BCC, ou seja,
Daustenita<Dferrita

Resposta

A difusão do carbono é mais lenta na austenita do que na ferrita porque a estrutura FCC apresenta sítios intersticiais menores e mais restritos, elevando a energia de ativação para o salto do carbono e reduzindo seu coeficiente de difusão em comparação à estrutura BCC.

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