Questão 07. Do ponto de vista termodinâmico, por que a martensita é considerada uma fase metaestável.
Passo 1
O enunciado pergunta, do ponto de vista termodinâmico, por que a martensita é considerada uma fase metaestável. Vamos precisar do conceito de energia livre de Gibbs para fases e do papel da cinética de difusão na transformação martensítica.
Passo 2
Em termodinâmica, uma fase estável num dado
e
é aquela que minimiza a energia livre de Gibbs
. Se existir outra combinação de fases (por exemplo uma mistura de ferrita e cementita no aço) que apresente
ainda menor, então a fase original não é o equilíbrio global, mas pode ficar aprisionada num mínimo local de
. Chamamos isso de fase metaestável.
Passo 3
A martensita forma por transformação difusão-livre e rápida ao se resfriar o aço muito depressa. Nessa estrutura, o carbono não tem tempo de migrar para formar cementita, gerando muita distorção de rede e maiores tensões internas. Logo, sua energia livre de Gibbs
fica acima daquela do estado de equilíbrio (ferrita + cementita), ou seja,
Passo 4
Apesar de
ser maior, a transformação para ferrita + cementita requer difusão de carbono, que é muito lenta a baixas temperaturas. Essa barreira cinética impede que a martensita se transforme imediatamente no equilíbrio global, mantendo-a aprisionada num mínimo local de energia livre.
Resposta
A martensita é metaestável porque sua energia livre de Gibbs é maior que a das fases de equilíbrio (ferrita + cementita), mas a transformação para essas fases está bloqueada cineticamente (não há difusão de carbono), fazendo-a permanecer num mínimo local de
.