Como são formadas a ferrita (
), austenita (
), perlita, bainita, cementita globulizada (esferoidita) e martensita. Exemplifique e explique.
Passo 1
O enunciado pede para explicar como se formam, em ligas ferro-carbono, as fases ou microestruturas: ferrita
, austenita
, perlita, bainita, esferoidita (cementita globulizada) e martensita. Vamos usar o diagrama de fases Fe–C e os tratamentos térmicos (aquecimento, resfriamento lento, têmpera e recozimento) para descrever cada formação.
Passo 2
Formação da ferrita
Quando se resfria lentamente uma austenita rica em abaixo da linha
(cerca de
em fe puro), o ferro cúbico de corpo centrado
precipita. O carbono, pouco solúvel em
, difunde para a matriz e, em ligas com baixo teor de C, a ferrita surge em contornos de grão ou como grãos equiaxiais no interior dos grãos de
.
Quando se resfria lentamente uma austenita rica em
Passo 3
Formação da austenita
Ao aquecer o aço até acima da linha (para ligas hipoeutetóides) ou
(para ligas hipereutetóides), a ferrita e/ou cementita se dissolvem entrando em solução sólida no ferro de estrutura cúbica de faces centradas
. A difusão de C nessa fase é rápida, resultando em uma fase homogênea.
Ao aquecer o aço até acima da linha
Passo 4
Formação da perlita
Resfriando muito lentamente a austenita contendo cerca de de C, no ponto eutetóide
, ocorre a transformação eutetóide:
Resfriando muito lentamente a austenita contendo cerca de
A perlita é o arranjo lamelar alternado de finas camadas de ferrita
e cementita
, formado por difusão de C, com aspecto de “lamelas”.
Passo 5
Formação da bainita
Em resfriamentos moderadamente rápidos até temperaturas entre aproximadamente e
, a transformação da austenita não ocorre como perlita, mas forma bainita em placas ou agulhas finas. Há duas faixas: bainita superior (placas grossas, alguma difusão de C) e bainita inferior (placas finas, quase sem difusão). A matriz é ferrítica com carbonetos dispersos, conferindo maior dureza que a perlita.
Em resfriamentos moderadamente rápidos até temperaturas entre aproximadamente
Passo 6
Formação da esferoidita (cementita globulizada)
Partindo de perlita ou bainita, um recozimento prolongado a temperaturas próximas a (abaixo de
) permite que as finas lamelas de
se aglutinem em partículas esféricas dentro da ferrita. Essa globulização minimiza a energia interfacial e reduz a dureza, melhorando a usinabilidade.
Partindo de perlita ou bainita, um recozimento prolongado a temperaturas próximas a
Passo 7
Formação da martensita
Na têmpera, resfria-se austenita rapidamente (por imersão em água ou óleo) até temperaturas bem abaixo de (temperatura de início de martensita). A transformação é difusão-livre e difusiva-inibida: o carbono fica aprisionado na rede tetragonal de ferro, gerando uma estrutura de martensita supersaturada, muito dura e frágil.
Na têmpera, resfria-se austenita rapidamente (por imersão em água ou óleo) até temperaturas bem abaixo de
Resposta
Ferrita
: precipita sob resfriamento lento abaixo de
, formando grãos CFC de ferro pobre em C.
Austenita : forma-se por aquecimento acima de
/
, fase CFC rica em C.
Perlita: lamelas alternadas de e
na transformação eutetóide em
.
Bainita: placas finas de e carbonetos em resfriamento intermediário
–
.
Esferoidita: recozimento prolongado de perlita/bainita abaixo de , globulizando
em esferas.
Martensita: têmpera da resfriada rapidamente, gerando rede tetragonal supersaturada de C, muito dura.
Austenita
Perlita: lamelas alternadas de
Bainita: placas finas de
Esferoidita: recozimento prolongado de perlita/bainita abaixo de
Martensita: têmpera da