Questão 05. Compare as estruturas e os mecanismos de formação da bainita inferior e da bainita superior. Como essas características afetam as propriedades mecânicas das duas estruturas?
Passo 1
O enunciado pede para comparar as microestruturas e os mecanismos de formação da bainita superior e da bainita inferior em aços, e explicar como essas diferenças afetam as propriedades mecânicas. O conteúdo envolve transformações de fase ferrita–cementita (curva TTT), difusão de carbono e correlação entre microestrutura e resistência, dureza e tenacidade.
Passo 2
A bainita superior forma-se em temperaturas relativamente altas, tipicamente entre
e
. Nessa faixa, há difusão moderada de carbono: a ferrita acicular cresce em placas relativamente grossas e, simultaneamente, o carbono difundido precipita-se como partículas esferoidais ou granulares de cementita
entre as placas de ferrita. O mecanismo é majoritariamente por difusão: a ferrita cresce por nucleação de superfície e o excesso de carbono migra para formar cementita separada.
Passo 3
A bainita inferior ocorre em temperaturas mais baixas, em geral entre
e
. Nessas condições, a difusão de carbono é muito limitada, o que acelera um componente displacivo do crescimento da ferrita. As placas de ferrita ficam muito finas e alongadas, e a cementita precipita-se de forma lamelar dentro dessas placas, gerando uma microestrutura mais refinada e com maior densidade de contornos de grão. O mecanismo mistura uma transformação martensítica relaxada (difusão limitada) com precipitação localizada de cementita.
Passo 4
Essas características estruturais traduzem-se em diferenças mecânicas:
– A bainita inferior, com lamelas ultrafinas e precipitados intralamelares, apresenta maior resistência ao escoamento e dureza (valor HRC elevado), porém menor tenacidade e ductilidade, pois o refinamento intenso favorece iniciação e propagação de trincas.
– A bainita superior, com placas mais grossas e partículas de cementita dispersas entre elas, tem resistência e dureza moderadas, mas oferece tenacidade e ductilidade superiores, já que os contornos menos refinados dissipam melhor energia de fratura.
– A bainita inferior, com lamelas ultrafinas e precipitados intralamelares, apresenta maior resistência ao escoamento
– A bainita superior, com placas mais grossas e partículas de cementita dispersas entre elas, tem resistência e dureza moderadas, mas oferece tenacidade e ductilidade superiores, já que os contornos menos refinados dissipam melhor energia de fratura.
Resposta
A bainita superior forma-se em
–
por difusão moderada de carbono, produzindo placas grossas de ferrita separadas por partículas granulares de
, o que confere resistência e dureza intermediárias, mas boa tenacidade. A bainita inferior surge em
–
por mecanismo misto (quase displacivo) com difusão restrita, gerando lamelas finíssimas de ferrita com cementita intralamelar, resultando em alta resistência e dureza, porém menor ductilidade e tenacidade.