8{ }^{\underline{\mathrm{a}}} QUESTÃO

“Os aços são produzidos essencialmente de duas maneiras, a partir da redução de minérios de ferro ou pela reciclagem de sucata de aço. Os aços são ligas ferrosas que, na teoria, contêm concentrações de carbono entre 0,08 \% p e 2,14 \% p, entretanto, na prática são quase sempre inferiores a 1 \% p C. As propriedades mecânicas dos aços são sensíveis a variações na concentração de carbono dessas ligas. Existem milhares de ligas de aço, podendo conter quantidades significativas de outros diferentes elementos de liga, com composições e tratamentos térmicos distintos”.
SOUZA, Luis Henrique de. Ciências dos Materiais. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. p. 257.
Sobre as classes dos aços, avalie as afirmações a seguir.
I. Uma das classes de ação é o aço de baixo teor de carbono, considerado o mais produzido em quantidade comparado aos outros aços.
II. Uma das classes de ação é o aço de médio teor de carbono, que contém uma quantidade de carbono suficiente para o tratamento térmico de têmpera e revenido com o intuito de melhorar as propriedades mecânicas.
III. Uma das classes de ação é o aço de alto teor de carbono, que em comparação ao ação de baixo e médio teor de carbono tem maior dureza, mais resistente e com menor ductilidade.
É correto o que se afirma em

ALTERNATIVAS


I, apenas.
◯ II, apenas.
◯ III, apenas.
◯ I e II, apenas.
◯ I, II e III.

Passo 1

O enunciado pede que eu avalie a veracidade das três afirmações sobre classes de aços (baixo, médio e alto teor de carbono) e escolha quais estão corretas. Informações relevantes que o enunciado dá:
  • Na teoria, os aços contêm concentrações de carbono entre \,0,08\% e \,2,14\%, mas na prática são quase sempre inferiores a \,1\% de carbono.
  • As propriedades mecânicas dos aços são sensíveis às variações na concentração de carbono.
  • As três afirmações a verificar são:
    I. O aço de baixo teor de carbono é considerado o mais produzido em quantidade.
    II. O aço de médio teor de carbono contém carbono suficiente para têmpera e revenido para melhorar propriedades mecânicas.
    III. O aço de alto teor de carbono tem, comparado aos de baixo e médio teor, maior dureza e resistência e menor ductilidade.

Passo 2

Vamos primeiro fixar, de forma simples e prática, as faixas de teor de carbono que se usam comumente para classificar os aços (valores aproximados e tipicamente usados em engenharia):
  • Aço de baixo teor de carbono (mild steel): geralmente \le 0,25\% de carbono.
  • Aço de médio teor de carbono: aproximadamente entre \,0,25\% e \,0,60\% de carbono.
  • Aço de alto teor de carbono: aproximadamente \ge 0,60\% até perto de \,1,00\% (na prática aços com teor maior que \sim 1\% são menos comuns ou já entram em categorias especiais).
    Essas faixas não são regras absolutas, mas são as convenções mais usadas e compatíveis com o enunciado que diz que na prática os aços têm teor geralmente inferior a \,1\%.

Passo 3

Agora uma mini-aula sobre por que o carbono altera as propriedades mecânicas (explicação didática e sem jargões complicados):
  • O ferro puro tem estrutura dúctil; o carbono se dissolve e também forma compostos (carbetos) que mudam a microestrutura do aço.
  • Aumento do carbono implica formação de mais perlita/ cementita e maior possibilidade de formar martensita por têmpera — isso aumenta dureza e resistência, mas reduz a ductilidade (o aço fica mais quebradiço).
  • Em linguagem simples: carbono = “endurece e deixa menos maleável”. Portanto, quanto mais carbono (dentro das faixas de aço), maior a dureza e resistência, menor a ductilidade.

Passo 4

Explicando têmpera e revenido e a necessidade de carbono:
  • Têmpera (quenching) é esfriar rapidamente o aço a partir de alta temperatura para transformar a microestrutura em martensita, que é muito dura.
  • Revenido é o aquecimento controlado depois da têmpera para reduzir fragilidade e ajustar dureza/tenacidade.
  • Para que a têmpera gere martensita suficientemente dura, é preciso uma quantidade mínima de carbono: valores práticos indicam que a partir de cerca de \sim 0,25\% \,0,30\% de carbono a têmpera se torna efetiva para aumentar dureza de forma significativa.
    Conclusão prática: aços de médio teor de carbono (faixa citada no Passo 2) têm carbono suficiente para serem efetivamente tratados por têmpera e revenido; aços de baixo teor muitas vezes não alcançam martensita dura o bastante para aplicações que exigem alta dureza após têmpera.

Passo 5

Avaliação da afirmação II com base no passo anterior:
  • A afirmação II diz que o aço de médio teor contém quantidade de carbono suficiente para têmpera e revenido com objetivo de melhorar propriedades mecânicas. Isso é compatível com a explicação: médio teor ( \sim 0,25\%–0,60\%) permite têmpera eficaz. Logo, a afirmação II é verdadeira.

Passo 6

Avaliação da afirmação I (produção em quantidade):
  • Aços de baixo teor de carbono (mild steels) são usados amplamente em estruturas, construção civil, carrocerias, chapas, fios, tubulações e são muito fáceis de fabricar, soldar e conformar. Por isso são os mais produzidos em volume no mundo.
  • Portanto a afirmação I — que diz que o aço de baixo teor de carbono é o mais produzido — é verdadeira.

Passo 7

Avaliação da afirmação III (comparação de propriedades entre alto, médio e baixo teor):
  • Com base na mini-aula: mais carbono → maior dureza e resistência → menor ductilidade.
  • Logo, a afirmação III — que diz que o aço de alto teor de carbono tem maior dureza e resistência e menor ductilidade em comparação aos de baixo e médio teor — é verdadeira. Exemplos práticos: molas, facas e ferramentas de corte usam aços com alto teor de carbono por essa razão.

Passo 8

Conclusão final e verificação das três afirmações:
  • I é verdadeira (baixo teor = maior produção).
  • II é verdadeira (médio teor = suficiente para têmpera e revenido).
  • III é verdadeira (alto teor = mais duro e menos dúctil).
    Portanto todas as três afirmações estão corretas.

Resposta

I, II e III.

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