Sistema Fe-C:
a)- Qual é diferença entre ponto eutético e ponto eutetóide no diagrama \mathrm{Fe}-\mathrm{C} ?
b)- Qual é a quantidade de carbono na liga Fe-C que tem 10 \% de cementita pró-eutetóide?
c). Em que difere as microetruturas das ligas hipoeutetóide, eutetólde, hiperuetetóide?
d)- Admitindo que a dureza da ferrita e bem menor do que a da perlita, por que o aumento do teor de carbono das ligas Fe.C, na faixa hipoeutetóide, aumenta a dureza (e tambèm a resisténcia mecánica) do material?
e)- Qual a semethança entre os aços ABNT/SAE 1040 e 4340?

Passo 1

O enunciado trata do diagrama de fases ferro–carbono e pede (a) distinguir ponto eutético de ponto eutetóide, (b) calcular o teor de carbono de uma liga com 10 % de cementita pró-eutetóide, (c) comparar as microestruturas hipoeutetóide, eutetóide e hipereutetóide, (d) explicar por que o aumento de carbono na faixa hipoeutetóide aumenta a dureza e (e) apontar semelhança entre os aços SAE 1040 e SAE 4340. Para resolver precisamos conhecer o diagrama Fe–C, as reações eutética e eutetóide, a regra das alavancas e as frações de fases formadas.

Passo 2

O ponto eutético é a temperatura em que uma fase líquida se transforma simultaneamente em duas fases sólidas distintas. No diagrama Fe–C isso ocorre a 1147\circC e 4,3 % C, com
L \longrightarrow \gamma + \mathrm{Fe_3C}\,.
O ponto eutetóide é a temperatura em que uma fase sólida se decompõe em outras duas fases sólidas. Em Fe–C isso acontece a 723\circC e 0,8 % C, com
\gamma \longrightarrow \alpha + \mathrm{Fe_3C}\,.
Logo, a diferença é que o eutético envolve líquido \to sólido + sólido, enquanto o eutetóide envolve sólido \to sólido + sólido.

Passo 3

Para uma liga hipereutetóide com fração de cementita pró-eutetóide f_{\mathrm{pró}}=10\,\%ó, usamos a regra das alavancas no trecho entre C_\gamma=0,8\,\% e C_{Fe_3C}=6,67\,\%:
f_{\mathrm{pró}} = \frac{C_0 - C_\gamma}{C_{Fe_3C} - C_\gamma} =0,10\,.ó
Despejando C_0,
C_0 = C_\gamma +0,10\,(C_{Fe_3C}-C_\gamma) =0,8 +0,10\,(6,67-0,8) \approx1,39\,\%\,.

Passo 4

As microestruturas diferem conforme o teor C_0 em relação ao ponto eutetóide ( 0{,}8\,\%):
– Hipoeutetóide ( C_0<0,8\,\%): forma primeiro perlita (reação eutetóide) e antes disso ferrita primária ( \alpha) em excesso. Portanto há ferrita primária + perlita.
– Eutetóide ( C_0=0,8\,\%): toda a austenita se transforma em perlita, sem fases primárias extras.
– Hipereutetóide ( 0,8\,\%<C_0<6,67\,\%): forma primeiro cementita primária ( \mathrm{Fe_3C}) e depois perlita; logo cementita primária + perlita.

Passo 5

Na faixa hipoeutetóide o aumento de C_0 reduz a fração de ferrita (moleza) e aumenta a de perlita (duro). Além disso, com mais carbono a perlita forma lamelas mais finas, elevando ainda mais a dureza e a resistência mecânica geral do aço.

Passo 6

Os aços SAE 1040 e SAE 4340 têm teor de carbono semelhante (cerca de 0,40\,\%), sendo ambos aços de médio carbono e gerando microestruturas à base de ferrita e perlita. A diferença é que o 4340 é um aço ligado (contém Ni, Cr, Mo) para melhor tenacidade e resistência, mas a quantidade de carbono é comparável.

Resposta

a) O eutético é a reação líquido \to sólido + sólido ( 1147\circC, 4,3 % C) e o eutetóide é sólido \to sólido + sólido ( 723\circC, 0,8 % C).
b) Aproximadamente 1,39\,\% de carbono.
c) Hipoeutetóide: ferrita primária + perlita; eutetóide: 100 % perlita; hipereutetóide: cementita primária + perlita.
d) Porque mais carbono na região hipoeutetóide aumenta fração de perlita (fase dura) e diminui ferrita (fase mole), além de refinar as lamelas de perlita, elevando dureza e resistência.
e) Ambos têm cerca de 0,40\,\% de carbono, caracterizando-os como aços de médio carbono; a diferença é que o SAE 4340 é um aço ligado.

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