Relacione composição (% p ) com a classificação dos aços de baixo, médio e alto carbono e discorra sobre seu efeito nas características mecânicas dessas ligas.
Passo 1
O enunciado pede para relacionar a porcentagem de carbono na liga de aço com a classificação em baixo, médio e alto carbono, e explicar como essa composição afeta as propriedades mecânicas. O conteúdo envolve o efeito do carbono na microestrutura (fases ferrita, perlita e cementita) e como isso altera dureza, resistência e ductilidade do aço.
Passo 2
Definimos as faixas de teor de carbono típicas em aços:
– Aços de baixo carbono: teor de carbono até aproximadamente .
– Aços de médio carbono: teor de carbono entre aproximadamente e
.
– Aços de alto carbono: teor de carbono acima de aproximadamente , podendo chegar a
.
– Aços de baixo carbono: teor de carbono até aproximadamente
– Aços de médio carbono: teor de carbono entre aproximadamente
– Aços de alto carbono: teor de carbono acima de aproximadamente
Passo 3
Na microestrutura do aço, o carbono atua como elemento de solubilidade na ferrita (solução sólida de C em Fe) e também forma perlita (mistura lamelar de ferrita e cementita) e cementita
. Conforme aumentamos o teor de carbono:
– A fração de perlita cresce proporcionalmente ao carbono até o ponto eutectoide .
– Acima de , aparece também a fase ledeburita (perlita + cementita primária).
– Mais carbonos significam mais partículas duras de cementita e menos matriz ferrítica.
– A fração de perlita cresce proporcionalmente ao carbono até o ponto eutectoide
– Acima de
– Mais carbonos significam mais partículas duras de cementita e menos matriz ferrítica.
Passo 4
Esse aumento na fração de perlita e cementita gera efeito de solução sólida e dispersão de partícula, elevando:
– Dureza e resistência à tração (mais obstáculos ao movimento de discordâncias).
– Limite de escoamento e resistência ao desgaste.
Por outro lado, a ductilidade, a tenacidade (resistência ao choque) e a soldabilidade diminuem, pois a microestrutura fica mais quebradiça e menos capaz de deformar plasticamente.
– Dureza e resistência à tração (mais obstáculos ao movimento de discordâncias).
– Limite de escoamento e resistência ao desgaste.
Por outro lado, a ductilidade, a tenacidade (resistência ao choque) e a soldabilidade diminuem, pois a microestrutura fica mais quebradiça e menos capaz de deformar plasticamente.
Passo 5
Consequências práticas:
– Aços de baixo carbono ( C): têm baixa resistência (limite de escoamento em torno de
–
,MPa), alta ductilidade e excelente conformabilidade e soldabilidade. Usados em chapas, estampas e estruturas.
– Aços de médio carbono ( –
C): apresentam equilíbrio entre resistência (
–
,MPa) e ductilidade, podendo ser temperados para aplicações em eixos, engrenagens e componentes automotivos.
– Aços de alto carbono ( C): atingem alta dureza (
,MPa) e excelente resistência ao desgaste após têmpera, mas têm ductilidade baixa e soldabilidade ruim. São usados em ferramentas de corte, molas e lâminas.
– Aços de baixo carbono (
– Aços de médio carbono (
– Aços de alto carbono (
Resposta
A classificação em baixo, médio e alto carbono baseia-se nos teores de C (até
;
%–
; acima de
, respectivamente). À medida que cresce o carbono, aumenta a fração de perlita e cementita, elevando dureza e resistência, mas reduzindo ductilidade, tenacidade e soldabilidade.