Quais são as duas fases sólidas que se formam durante o resfriamento lento desta liga, e em qual ordem elas aparecem?
Calcule a porcentagem máxima em massa de Cementita primária (formada antes da reação eutetóide) nesta liga de
.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (a) identificar as duas fases sólidas que se formam durante o resfriamento lento de uma liga com
e dizer em qual ordem elas aparecem; (b) calcular a porcentagem máxima, em massa, de Cementita primária (formada antes da reação eutetóide) nessa liga de
.
Informações dadas explicitamente:
- Composição da liga:
de carbono em massa.
Informações que vamos precisar usar do diagrama Fe–Fe
C (valores de equilíbrio conhecidos):
- Composição eutetóide:
(austenita eutetóide). - Composição da cementita (Fe
C): de carbono em massa.
Passo 2
Entender qualitativamente o que acontece ao resfriar lentamente uma liga com
.
Explicação didática (passo a passo, sem pular etapas):
- Quando a liga tem
, ela está do lado hipereutetóide do diagrama, ou seja, . - Em resfriamento lento, na região onde existe austenita estável, à medida que a temperatura cai e a composição local da austenita muda, a fase que tende a precipitar antes da temperatura eutetóide é a cementita (Fe
C), porque há carbono em excesso em relação a . - Essa cementita que se forma antes da transformação eutetóide é chamada de cementita primária (ou proeutetóide).
- Quando a temperatura atinge a temperatura eutetóide (
), a austenita restante com composição transforma-se pela reação eutetóide em perlita, que é uma microestrutura formada por lamelas de ferrita ( ) e cementita (Fe C). - Portanto as duas “fases sólidas” que aparecem durante o resfriamento são: cementita primária (Fe
C) e, depois, o produto da reação eutetóide (perlita, isto é, mistura de ferrita + cementita).
Passo 3
Resumo claro da ordem (para responder a primeira parte como pediriam numa prova):
- Primeiro: formação da cementita primária (proeutetóide) a partir da austenita ao resfriar acima da temperatura eutetóide.
- Depois: à temperatura eutetóide, a austenita remanescente transforma-se em perlita (ferrita + cementita).
Passo 4
Agora vamos calcular a fração máxima em massa de cementita primária usando a regra da alavanca (lever rule) aplicada na transformação que ocorre até a temperatura eutetóide.
Explicação da fórmula e do porquê:
- Antes da reação eutetóide, toda a cementita primária que pode se formar vai remover carbono da austenita até que a austenita restante alcance a composição eutetóide
. - A massa fracionária da cementita primária
é dada por (razão entre o excesso de C inicial e a diferença entre a cementita e a austenita eutetóide):
- Nesta expressão:
-
é a composição inicial da liga (a massa percentual de C, em %), -
é a composição da austenita no ponto eutetóide (em %), -
é a composição da cementita (Fe C) em %.
-
Passo 5
Aplicando os números ao lever rule e desenvolvendo as contas sem pular etapas:
Colocando os valores:
Substituindo na fórmula:
Calculando numerador e denominador passo a passo:
Dividindo:
Convertendo para porcentagem em massa:
Comentário didático final sobre “máxima”:
- Esse valor é o máximo possível de cementita primária porque assume resfriamento lento e que toda a cementita que pode precipitar antes do eutetóide realmente precipita; após atingir a temperatura eutetóide o restante transforma-se em perlita.
Resposta
Cementita primária (Fe
C) aparece primeiro; depois, à temperatura eutetóide, a austenita remanescente transforma‑se em perlita (mistura de ferrita + cementita).
Porcentagem máxima em massa de cementita primária ≈ .
Porcentagem máxima em massa de cementita primária ≈