Utilizando a regra da alavanca, calcule as porcentagens das fases e microconstituintes das ligas Fe-C contendo as seguintes porcentagens de carbono (temperatura ambiente):
a)
a)
Passo 1
O enunciado pede: para uma liga Fe–C com composição
de carbono (temperatura ambiente), calcular — usando a regra da alavanca — as porcentagens das fases e das microconstituintes.
Informações fornecidas e/ou usadas (peguei esses valores no diagrama de fases Fe–C):
Informações fornecidas e/ou usadas (peguei esses valores no diagrama de fases Fe–C):
O que vou entregar no final: (1) porcentagem das fases presentes à temperatura ambiente (ferrita
e cementita
); (2) porcentagens dos microconstituintes (ferrita pró-eutetóide e perlita).
Passo 2
Explicação didática da regra da alavanca (intuição e fórmula).
Quando numa região de duas fases uma liga de composição se encontra entre as composições limites
e
de cada fase, a fração em massa da fase B é dada por
Quando numa região de duas fases uma liga de composição
A ideia física: imagine uma barra apoiada num ponto; a distância de
até
(no eixo da composição) “equilibra” a massa da fase B, e vice-versa — por isso “alavanca”. Vou aplicar essa fórmula nas situações apropriadas do diagrama:
- Para obter a fração de perlita: aplicar entre
e na temperatura eutetoide (a austenita restante transforma-se em perlita). - Para obter as frações das fases
e no estado final (ambiente): aplicar a alavanca entre e .
Passo 3
Calcular a fração de perlita (microconstituinte) — procedimento e conta passo a passo.
Usamos a alavanca na linha do eutetoide (justo em C), entre
(composição
) e
(a composição da austenita na transformação eutetoide é
). A porção de austenita (que vai virar perlita) é
Usamos a alavanca na linha do eutetoide (justo em
Substituindo os valores (tudo em % de C):
Agora a divisão:
Convertendo para porcentagem:
Observação: essa fração de austenita ao atingir
C transforma-se inteiramente em perlita, então a percentagem de perlita à temperatura ambiente é
.
Passo 4
Calcular a porcentagem do microconstituinte ferrita (pró-eutetóide + ferrita dentro da perlita).
A soma dos microconstituintes deve dar , então:
A soma dos microconstituintes deve dar
Esse valor é a porcentagem total de material que aparece como “ferrita” quando se olha a microestrutura (inclui a ferrita dentro da perlita e a ferrita pró-eutetóide).
Passo 5
Calcular as frações das fases
(ferrita) e
(cementita) — procedimento e contas.
Aplicamos a regra da alavanca entre e
usando a composição global
. A fração de cementita é
Aplicamos a regra da alavanca entre
Fazendo a divisão:
Convertendo para porcentagem:
A fração de ferrita (fase
) é o complementar:
Interpretação: embora haja apenas
de perlita como microconstituinte, a maior parte da massa é ferrita porque a cementita tem muito carbono (6,70%) e, em pouca quantidade de massa, concentra muito C.
Passo 6
Detalhes adicionais (para entender a composição interna da perlita e conferir consistência).
Dentro da perlita (mistura lamelar de e
), a fração de
é
Dentro da perlita (mistura lamelar de
Portanto a perlita é cerca de
+
(por massa). Multiplicando pela fração de perlita total obtemos:
o que bate com o cálculo direto do Passo 5 (diferença de arredondamento). E a ferrita dentro da perlita é
Logo a ferrita pró-eutetóide (aquela que se formou antes do eutetoide) vale
concordando com o Passo 4 (diferença por arredondamento mínima).
Resposta
Fases (à temperatura ambiente):
(ferrita) =
(cementita) =
Microconstituintes (à temperatura ambiente): ferrita (pró-eutetóide) =
perlita =
perlita =