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 \,0,25\%.
– Aços de médio carbono: teor de carbono entre aproximadamente \,0,25\% e \,0,60\%.
– Aços de alto carbono: teor de carbono acima de aproximadamente \,0,60\%, podendo chegar a \,1,40\%.

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 \text{Fe}_3\text{C}. Conforme aumentamos o teor de carbono:
– A fração de perlita cresce proporcionalmente ao carbono até o ponto eutectoide \approx0,80\%.
– Acima de \,0,80\%, aparece também a fase ledeburita (perlita + cementita primária).
– 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.

Passo 5

Consequências práticas:
– Aços de baixo carbono ( \le0,25\% C): têm baixa resistência (limite de escoamento em torno de 200 350,MPa), alta ductilidade e excelente conformabilidade e soldabilidade. Usados em chapas, estampas e estruturas.
– Aços de médio carbono ( 0,25\% 0,60\% C): apresentam equilíbrio entre resistência ( 350 700,MPa) e ductilidade, podendo ser temperados para aplicações em eixos, engrenagens e componentes automotivos.
– Aços de alto carbono ( >0,60\% C): atingem alta dureza ( >700,MPa) e excelente resistência ao desgaste após têmpera, mas têm ductilidade baixa e soldabilidade ruim. São usados em ferramentas de corte, molas e lâminas.

Resposta

A classificação em baixo, médio e alto carbono baseia-se nos teores de C (até \,0,25\%; \,0,25%– \,0,60\%; acima de \,0,60\%, respectivamente). À medida que cresce o carbono, aumenta a fração de perlita e cementita, elevando dureza e resistência, mas reduzindo ductilidade, tenacidade e soldabilidade.

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