Mudanças Microestruturais Em Ligas Fe-C

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•Bainita •A bainita é um microconstituintes produto da transformação da austenita. •A microestrutura da bainita consiste das fases ferrita e cementita. •Bainita forma- se como agulhas ou placas, dependendo da temperatura da transformação; sendo tão finos que sua resolução é possível apenas usando microscopia eletrônica. •A Figura a seguir é uma micrografia eletrônica que mostra um agulha de bainita; •Composta de uma matriz de ferrita e partículas alongadas de Fe3C. A fase que circunda a agulha é martensita

Micrografia eletrônica de transmissão de réplica mostrando a estrutura da bainita. Uma agulha de bainita passa do canto esquerdo baixo para o canto direito alto, que consiste de partículas alongadas de Fe 3C dentro de uma matriz de ferrita. A fase circundando a agulha de bainita é martensita.

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•A dependência da transformação da bainita em relação ao tempo pode ser representada no diagrama de transformação isotérmica, em temperaturas abaixo das quais a perlita se forma; •Curvas de início, término e de meia-reação são extensões da transformação da perlita, • A figura a seguir apresenta o diagrama de transformação isotérmica para uma liga Fe-C com composição eutetóide, estendida para temperaturas mais baixas. •As 3 curvas têm forma de C e têm um "ponto de inflexão" no ponto N , onde a taxa de transformação é máxima. •Enquanto a perlita se forma acima do ponto de inflexão (entre 540 a 727oC); a bainita é o produto da transformação para tratamentos isotérmicos entre 215 e 540oC .

Diagrama de transformação isotérmica para uma liga Fe-C de composição eutetóide, incluindo transformações austenita-à-perlita (A-P ) e austenita-àbainita (A-B ).

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•As transformações perlíticas e bainíticas são competitivas e uma vez formado, a transformação para o outro microconstituinte não é possível sem o reaquecimento para formar a austenita. •A cinética da transformação da bainita (abaixo do ponto de inflexão na Figura) aumenta exponencialmente com a temperatura. •Ressalta-se que a cinética de muitas transformações de estado sólido são representadas por curvas em forma de C

Esferoidita ou Cementita Globulizada •Esferoidita se formará se perlita ou bainita for aquecida abaixo da temperatura eutetóide (p. ex. 700oC) e mantido durante 18 a 24 horas •Ao invés de lamelas alternadas de ferrita e cementita (perlita) ou de partículas alongadas de Fe 3C numa matriz de ferrita (bainita), a fase Fe 3C aparece como partículas esferóides em matriz contínua de fase . •Constitui-se de uma adicional difusão de carbono sem mudança na composição ou quantidades relativas de ferrita e cementita.

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Fotomicrografia de um aço tendo uma microestrutura de esferoidita. As partículas pequenas são cementita; a fase contínua é a ferrita- α

Martensita •Martensita é formada quando austenita é resfriada até próximo à temperatura ambiente. •É uma uma estrutura monofásica de não-equilíbrio resultante de uma transformação da austenita sem difusão, competindo com perlita e bainita. •A transformação ocorre quando a taxa de resfriamento é rápida suficiente para ocorrer baixa ou nenhuma difusão do carbono. Qualquer difusão resultará na formação das fases ferrita e cementita. •Existe apenas um pequeno deslocamento de cada átomo em relação aos seus vizinhos, de modo que a austenita CFC apresenta uma transformação polimórfica para uma martensita tetragonal de corpo centrado (TCC)

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A célula unitária é um cubo de corpo centrado que foi alongado em uma de suas dimensões; sendo diferente da ferrita CCC. Os átomos de carbono permanecem como impurezas intersticiais na martensita; constituindo uma solução sólida capaz de rapidamente se transformar a outras estruturas se aquecida até temperaturas mais elevadas. Muitos aços, entretanto, retém sua estrutura martensítica quase indefinidamente à temperatura ambiente A célula unitária tetragonal de corpo centrado para aço martensítico mostrando átomos de ferro (círculos) e sítios que podem ser ocupados pelos átomos de carbono (cruzes). Para esta célula únitária tetragonal, c>a .

A transformação martensítica não é exclusiva de ligas FeC, sendo encontrada em outros sistemas pela transformação sem difusão. Ocorre quase que instantâneamente; os grãos de martensita se nucleiam e crescem em uma taxa muito rápida (velocidade do som) dentro da matriz de austenita, sendo, para propósitos práticos, independente do tempo. Grãos de martensita têm forma de placa (chapa) ou de agulha. A fase branca é austenita (austenita retida) que não se transformou durante o rápido resfriamento. Martensita bem como outros microconstituintes (por exemplo, perlita) podem coexistir.

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Fotomicrografia mostrando a microestrutura da martensita. Os grãos em forma de agulha são de fase martensítica e as regiões brancas são de austenita que falhou em se transformar durante o rápido resfriamento. 1220x.

Sendo uma fase de não-equilíbrio, a transformação austenita-àmartensita não é representada no diagrama de transformação isotérmica, como as reações perlítica e bainítica. O começo desta transformação está representado por uma linha horizontal M e duas outras linhas horizontais e tracejadas, rotuladas como M(50%) e M(90%) indicam porcentagens da transformação austenita-à-martensita. As temperaturas variam com a composição da liga, sendo relativamente baixas devido à inexistência da difusão de carbono. É função apenas da temperatura até à qual a liga é temperada ou rapidamente resfriada. Uma transformação deste tipo é denominada uma transformação atérmica.

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O diagrama de transformação isotérmica completa para uma liga ferro-carbono de composição eutetóide: A, austenita; B, bainita; M, martensita; P, perlita.

•Para uma liga de composição eutetóide resfriada rapidamente a partir de uma temperatura acima de 727oC para, p. exemplo 165oC, ocorre uma transformação isotérmica •50% da austenita se transformará imediatamente à martensita e durante o tempo em que a temperatura for mantida constante, não haverá nenhuma transformação adicional. •A presença de elementos de liga, por exemplo, Cr, Ni, Mo e V pode causar mudanças nas posições e forma das curvas nos diagramas de transformação isotérmica, p. exemplo: (1) deslocamento do ponto de inflexão da transformação austenita-à-perlita para maiores tempos (2) formação de um ponto de inflexão separado da bainita.

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Diagrama de transformações isotérmicas para um aço ligado (tipo 4340, cromo-niquelmolibdênio): A, austenita; B, bainita; P, perlita; M,martensita.

Exemplo 1. Considerando o diagrama de transformação isotérmica para uma liga ferro-carbono com composição eutetóide da figura a seguir, especifique a natureza da microestrutura final (em termos dos microconstituintes presentes e das porcentagens aproximadas) de uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Em cada caso, assuma que inicialmente a amostra estava a 760°C e que havia sido mantida nessa temperatura tempo suficiente para ser obtida uma estrutura homogênea totalmente austenítica. (a) Resfriar rapidamente até 350°C, manter por 104s e então, temperar até a temperatura ambiente. (b) Resfriar rapidamente até 250°C, manter por 100 s e, então, temperar até a temperatura ambiente. (c) Resfriar rapidamente até 650°C, manter por 20 s, resfriar rapidamente até 400°C, manter por 103s e, então, temperar até a temperatura ambiente.

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Diagramas de Transformação sob Resfriamento Contínuo •Tratamentos térmicos isotérmicos não são práticos pois a liga deve ser resfriada a partir de uma temperatura muito alta, acima do ponto eutetóide, e mantida até uma temperatura ainda elevada. •Na prática, a maioria dos tratamentos térmicos envolvem resfriamento contínuo até à temperatura ambiente. •Um diagrama de transformação isotérmica é válido apenas para condições de temperatura constante, sofrendo alterações quando ocorrem variações de temperatura. •Para resfriamento contínuo, o tempo para uma reação iniciar e terminar é retardado. •Assim as curvas isotérmicas são deslocadas para tempos maiores e temperaturas menores

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Superposição do diagrama de transformação isotérmica com o de transformação sob resfriamento contínuo para uma liga ferrocarbono de composição eutetóide.

•Um gráfico contendo tais curvas de reação de início e término modificados é denominado um diagrama de transformação sob resfriamento contínuo. •Algum controle pode ser mantido sobre a taxa de variação de temperatura dependendo do ambiente de resfriamento. •Curvas de resfriamento a taxas rápida e lenta são apresentadas na Figura a seguir para um aço eutetóide. •A transformação começa após um período correspondente à interseção da curva de resfriamento com a curva de início de reação e termina ao cruzar a curva de término da transformação. •Os produtos microestruturais para curvas rápida e lenta são perlitas fina e grossa, respectivamente.

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Curvas de resfriamento moderamente rápida e lenta superpostas num diagrama de transformação sob resfriamento contínuo para uma liga ferro-carbono eutética.

•Normalmente, bainita não se formará quando uma liga é continuamente resfriada até à temperatura ambiente. •Isto é porque toda a austenita será transformada em perlita quando a transformação à bainita tiver se tornada possível. •Assim a região representativa da transformação austenitaperlita termina abaixo do ponto de inflexão como indicado pela curva AB. •Para qualquer curva de resfriamento que passa através AB , a transformação cessa no ponto de interseção; com continuado resfriamento, a austenita não reagida começa a se transformar à martensita ao cruzar a linha M.

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•As linhas M , M(50%) e M(90%) ocorrem nas mesmas temperaturas para os diagramas de transformação isotérmica e de transformação sob resfriamento contínuo. •Para resfriamento contínuo de um aço, existe uma taxa de resfriamento rápido crítico, que representa a mínima taxa de têmpera que produzirá uma estrutura totalmente martensítica. •A taxa de resfriamento crítica estará no ponto de inflexão onde a transformação perlítica começa (ver figura a seguir). •Apenas martensita existirá para taxas de têmpera maior do que a crítica ; •Existirá uma faixa de taxas ao longo da qual tanto a perlita quanto a martensita são produzidas. •Uma estrutura totalmente perlítica se desenvolve para taxas de resfriamento menores.

Diagrama de transformação sob resfriamento contínuo para uma liga Fe-C eutetóide e superpostas curvas de resfriamento, demonstrando a dependência da microestrutura final em relação às transformações que ocorrem durante o resfriamento.

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•Carbono e outros elementos também deslocam os pontos de inflexão da perlita (bem como da fase proeutetóide) e da bainita para tempos maiores, decrescendo a taxa crítica de resfriamento. •Uma das razões para a adição de elementos de liga em aços é facilitar a formação da martensita em seções relativamente espessas. •A Figura a seguir mostra um diagrama de transformação sob resfriamento contínuo •A presença do ponto de inflexão da bainita explica a possibilidade de formação de bainita para um tratamento térmico sob resfriamento contínuo. •Curvas de resfriamento superpostas na Figura a seguir indicam a taxa crítica de resfriamento e como o comportamento de transformação e a microestrutura final são influenciados pela taxa de resfriamento.

Diagrama de transformação sob resfriamento contínuo para um aço-liga (tipo 4340) e várias curvas de resfriamento superpostas demonstrando a dependência da microestrutura final desta liga em relação às transformações que ocorrem durante o resfriamento.

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•A taxa crítica de resfriamento é reduzida mesmo na presença de carbono. •Ligas ferro-carbono contendo menos do que cerca de 0,25%C não são tratadas termicamente para formar martensita porque as taxas de resfriamento necessárias são muito rápidas, não sendo práticas. • Outros elementos de liga que são particularmente efetivos para tornarem os aços tratáveis termicamente são cromo, níquel, molibdênio, manganês, silício e tungstênio; •Estes elementos devem estar em solução sólida com a austenita por ocasião da têmpera.

•Diagramas de transformação isotérmica e sob resfriamento contínuo são diagramas de fase nos quais o parâmetro tempo é introduzido. • Cada um é experimentalmente determinado para uma liga de especificada composição em função de temperatura e tempo. •Estes diagramas permitem a previsão da microestrutura após algum período de tempo para tratamentos térmicos à temperatura constante e sob resfriamento contínuo, respectivamente.

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COMPORTAMENTO MECÂNICO DE LIGAS Fe-C •O aumento a fração de Fe 3C num aço resulta em um material mais duro e resistente. •A Figura a seguir apresenta as resistências à tração e ao escoamento e o número de dureza Brinell em função da % de carbono em peso (ou equivalentemente como % de Fe3C) para aços que são compostos de perlita fina. •As 3 propriedades crescem com o aumento da concentração de carbono. •O aumento da cementita resultará em um decréscimo da dutilidade e da tenacidade (ou energia de impacto).

(a) Resistência ao escoamento, resistência à tração e dureza Brinell versus concentração de carbono para aços carbono c omuns tendo microestruturas que consistem de perlita fina. (b) Dutilidade (%EL e %AR) e energia de impacto Izod versus concentração de carbono para aços c arbono comuns tendo microestruturas que consistem de perlita fina.

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•A espessura da camada das fases ferrita e cementita também influencia o comportamento mecânico do material. •Perlita fina é mais dura e resistente que a perlita grossa (ver figura a seguir). •As razões para este comportamento se relaciona a fenômenos que ocorrem nos contornos de fases α-Fe3C. •Existe um grande grau de aderência entre as duas fases através de um contorno. •A resistente e rígida fase cementita restringe a deformação da fase ferrita mais macia na região adjacente ao contorno; assim, pode-se dizer que a cementita reforça a ferrita.

(a) Durezas Brinell e Rockwell como uma função da concentração de carbono para aços carbono comuns tendo microestruturas de perlita fina e grossa bem como de esferoidita. (b) Dutilidade (%AR) como uma função da concentração de carbono para aços carbono comuns tendo microestruturas de perlita fina e grossa bem como de esferoidita.

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•O grau deste reforço é maior na perlita mais fina porque maior será a área de interface por unidade de volume de material. •Contornos de fase servem como barreiras para o movimento de discordância como aquela dos contornos de grão. •Para perlita fina existem mais barreiras que uma discordância deve passar durante deformação plástica, sendo maior o reforço •A restrição ao movimento de discordância e perlita mais fina explica as maiores dureza e resistência mecânica. •Perlita grossa é mais dútil do que a perlita fina. Este comportamento resulta a partir da maior restrição à deformação plástica da perlita fina.

Esferoidita ou Cementita Globalizada •Ligas contendo microestruturas perlíticas têm maior resistência mecânica e dureza do que aquelas contendo microestrutura de esferoidita. •Este comportamento é de novo explicado em termos de reforço nos contornos de grão e impedimento ao movimento das discordâncias através dos contornos ferrita-cementita. •Há menos área de contorno por unidade de volume em esferoidita e, consequentemente, a deformação plástica não é tão dificultada, o que dá origem a um material mais macio e menos resistente.

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•De todos os aços, aqueles que são os mais macios e os mais fracos têm uma microestrutura de esferoidita. •Aços esferoidizadas são estremanete dúteis, mais do que os aços perlíticos finos ou grossos. •São notavelmente tenazes porque qualquer trinca que se propaga na matriz de ferrita dútil pode encontrar apenas uma pequena fração de partículas de cementita frágil

Bainita •Aços bainíticos têm uma estrutura mais fina (isto é, menores partículas de Fe 3C na matriz de ferrita), •São geralmente mais fortes e mais duros em relação aos aços perlíticos; •Exibem uma desejável combinação de resistência e dutilidade. •A figura a seguir mostra a influência da temperatura de transformação sobre o limite de resistência à tração e a dureza para uma liga de Fe-C com composição eutetóide

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Influência da temperatura de transformação sobre o limite de resistência à tração e a dureza para uma liga de Fe-C com composição eutetóide

Martensita Martensita é a mais dura e a resistente microestrutura e, também, a mais frágil, apresentando dutilidade desprezível. Sua dureza é dependente do teor de carbono, até cerca de 0,6% em peso A Figura a seguir apresenta a dureza da martensita e da perlita fina como uma função da % em peso de carbono. A resistência mecânica e a dureza da martensita são atribuídas à efetividade dos átomos de carbono intersticiais em dificultar o movimento de discordância e a poucos sistemas de escorregamento para a estrutura tetragonal de corpo centrado (TCC).

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Dureza como uma função da concentração de carbono para aços carbono martensíticos e perlíticos finos.

•A austenita é ligeiramente mais densa do que a martensita e, portanto, durante a transformação de fase no resfriamento, há um aumento líquido de volume. • Consequentemente, peças relativamente grandes que são rapidamente temperadas podem ser trincar como um resultado de tensões internas; •Isto se torna um problema especialmente quando o teor de carbono é maior do que cerca de 0,5% em peso.

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MARTENSITA REVENIDA Martensita, além de ser muito dura, é tão frágil que não pode ser usada para a maioria das aplicações práticas; •Tensões internas que posssam ter sido introduzidas durante a têmpera tem um efeito enfraquecedor. • A dutilidade e tenacidade da martensita podem ser aumentadas e estas tensões internas aliviadas por um tratamento térmico conhecido como revenimento .

O revenimento é realizado por aquecimento de um aço martensítico até uma temperatura abaixo da temperatura eutetóide por um período, normalmente em temperaturas entre 250 e 650oC; Este tratamento térmico permite, por processos difusionais, a formação de martensita revenida, de acordo com a reação abaixo:

A monofase TCC, supersaturada em carbono, transforma-se em martensita revenida, composta de fases estáveis ferrita e cementita, como indicado no diagrama de fase Fe-Fe 3C.

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•A microestrutura de martensita revenida consiste de pequenas partículas de cementita, uniformemente dispersas e embutidas dentro de uma matriz contínua de ferrita. •Similar à microestrutura de esferoidita, exceto pelo fato de que as partículas de cementita são muito menores.

Micrografia eletrônica de martensita revenida. O revenimento foi realizado a 594oC. As partículas pequenas são de fase cementita; a fase matriz é de ferrita- α

•Martensita revenida pode ser aproximadamente tão dura e tão forte quanto a martensita, mas com maiores dutilidade e tenacidade. •A dureza e a resistência mecânica podem ser explicadas pela grande área de contorno de fases entre ferrita e cementita para partículas de cementita muito finas e numerosas. •A cementita dura reforça a matriz de ferrita ao longo dos contornos de grão, que agem como barreiras para o movimento de discordâncias durante a deformação plástica. •A contínua fase ferrita é também muito dútil e relativamente tenaz, o que explica a melhoria destas propriedades na martensita revenida.

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•O tamanho das partículas de cementita influencia as propriedades mecânicas da martensita revenida; •O aumento do tamanho de partícula decresce a área do contorno de fase ferrita-cementita e resulta em um material mais macio e fraco que é mais tenaz e dútil. •O tratamento térmico de revenimento determina o tamanho das partículas de cementita. •A maioria dos tratamentos são processos à temperatura constante. •Como a difusão de carbono está envolvida na transformação martensita-martensita revenida, o aumento da temperatura acelerá a difusão, a taxa de crescimento das partículas de cementita e a taxa de amolecimento.

•A dependência da resistência à tração e da dutilidade em relação à temperatura de revenimento para um aço é mostrada na Figura a seguir. •Antes do revenimento, o material foi temperado em óleo para produzir a estrutura martensítica; •O tempo de revenimento em cada temperatura foi de 1 h. Este tipo de dados de revenimento é fornecido pelo fabricante do aço.

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Resistência à tração, resistência ao escoamento e dutilidade (%AR) versus temperatura de revenimento para um aço-liga (tipo 4340) temperado em óleo.

•A dependência da dureza em relação ao tempo a várias temperaturas é apresentada na Figura a seguir para um aço de composição eutetóide temperado em água. •Com o aumento do tempo a dureza decresce, o que corresponde ao crescimento e coalescimento das partículas da cementita. •Em temperaturas que se aproximam da eutetóide (700oC) e após várias horas, a microestrutura se torna esferoidita, com grandes esferóides de cementita embutidos dentro de uma fase contínua de ferrita. •Correspondentemente, uma martensita superrevenida é relativamente macia e dútil.

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Dureza versus tempo de revenimento para um aço carbono comum eutetóide (1080) temperado em água.

Fragilidade de Revenido •O revenimento de alguns aços pode resultar em uma redução da tenacidade quando medido por testes de impacto. Isto é denominado fragilidade de revenido . •O fenômeno ocorre quando o aço é revenido em uma temperatura acima de cerca de 575oC seguido por resfriamento lento até à temperatura ambiente, ou quando o revenimento é realizado numa temperatura compreendida entre aproximadamente 375 e 575oC. •Aços susceptíveis à fragilidade de revenido contém concentrações dos elementos de liga manganês, níquel ou cromo e, em adição, um ou mais dos elementos antimônio, fósforo, arsênio e estanho como impurezas em relativamente baixas concentrações.

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•A presença destes elementos de liga e de impurezas desloca a transição dútil-à-frágil para temperaturas significativamente mais altas e à temperatura ambiente situa-se abaixo desta transição no regime frágil. •A propagação de trinca destes materiais fragilizados é intergranular; isto é, o passo de fratura é ao longo dos contornos dos grãos da fase austenita precursora. Elementos de liga e elementos impurezas se segregam preferencialmente nestes contornos de grão. •A fragilidade de revenido pode ser evitada por controle de composição e/ou revenimento acima de 575oC ou abaixo de 375oC, seguido por têmpera até à temperatura ambiente. •A tenacidade de aços que se tornaram fragilizados pode ser melhorada pelo aquecimento até cerca de 600oC e a seguir rápido resfriamento até abaixo de 300oC.

Exercícios 1. Suponha que um aço de composição eutetóide seja resfriado desde 760°C até 550°C em menos de 0,5 s, e que seja mantido nessa temperatura. (a) Quanto tempo levará até que a reação da austenita em perlita atinja 50% da sua totalidade? E para atingir 100%? (b) Estime a dureza da liga que se transformou completamente em perlita . 2. Considerando o diagrama de transformação isotérmica para uma liga Fe-C com composição eutetoide (Figura a seguir), especifique a natureza da microestrutura final (em termos dos microconstituintes presentes e das porcentagens aproximadas de cada um deles) para uma pequena amostra que tenha sido submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, assuma que a amostra estava a 760°C e que foi mantida nessa temperatura durante tempo suficiente para atingir urna estrutura totalmente austenítica e homogênea. (a) Resfriamento rápido até 700°C, manutenção por 104 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (b) Reaquecimento da amostra no item (a) até 700°C durante 20 h.

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(c)Resfriamento rápido até 600°C, manutenção por 4 s, resfriamento rápido até 450°C, manutenção por 10 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (d) Resfriamento rápido até 400°C, manutenção por 2 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (e) Resfriamento rápido até 400°C, manutenção por 20 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (f) Resfriamento rápido até 400°C, manutenção por 200 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (g) Resfriamento rápido até 575°C, manutenção por 20 s, resfriamento rápido até 350°C, manutenção por 100 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (h) Resfriamento rápido até 250°C, manutenção por 100 s e, então, têmpera em água até temperatura ambiente. Reaquecimento até 315oC durante 1 h e resfriamento lento até a temperatura ambiente.

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3. Faça um esboço do diagrama de transformação isotérmica para uma liga Fe-C com composição eutetoide (Figura anterior) e então esboce e identifique nesse diagrama as trajetórias tempo-temperatura para produzir as seguintes microestruturas: (a) 100% perlita fina (b) 100% martensita revenida (c) 50% perlita grosseira, 25% bainita e 25% martensita 4. Usando o diagrama de transformação isotérmica para um aço contendo 0,45‘% C (Figura a seguir) determine a microestrutura final (em termos somente dos microconstituintes presentes) de um pequena amostra que tenha sido submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, assuma que a amostra estava a 845oC e que ela foi mantida nessa temperatura, durante tempo suficiente para atingir uma estrutura totalmente austenítica e homogênea. (a) Resfriamento rápido até 250°C, manutenção por 10 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (b) Resfriamento rápido até 700°C, manutenção por 30 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (c) Resfriamento rápido até 400°C, manutenção por 500 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente

(d) Resfriamento rápido até 700°C,manutenção nessa temperatura durante 105 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (e) Resfriamento rápido até 650°C, manutenção nessa temperatura durante 3 s, resfriamento rápido até 400°C, manutenção por 10 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (f) Resfriamento rápido até 450°C, manutenção por 10 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (g) Resfriamento rápido até 625oC, manutenção por 1 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. (h) Resfriamento rápido até 625°C, manutenção nessa temperatura durante 10 s, resfriamento rápido até 400°C, manutenção nessa temperatura durante 5 s e, então, têmpera até a temperatura ambiente. 5. Para Os itens (a), (c), (d), (f) e (h) do Problema anterior, determine as porcentagens aproximadas dos microconstituintes formados.

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6. Faça uma cópia do diagrama de transformação isotérmica para uma liga ferro-carbono contendo 0,45%p C (Figura exercício anterior) e então esboce e identifique nesse diagrama as trajetórias tempo-temperatura para produzir as seguintes microestruturas: (a) 42% ferrita proeutetoide e 58% perlita grosseira (b) 50% perlita fina e 50% bainita (c) 100% martensita (d) 50% martensita e 50% austenita 7. Nomeie os produtos microestruturais de amostras da liga ferro-carbono eutetoide (0,76%p C) que foram, primeiro, completamente transformadas em austenita, então resfriadas até a temperatura ambiente nas seguintes taxas: (a) 200°C/s, (b) 100°C/s, (c) 20°C/s.

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8. A Figura a seguir mostra o diagrama de transformação por resfriamento contínuo para uma liga ferro-carbono contendo 1,13%p C. Faça uma cópia dessa figura e então esboce e identifique as curvas de resfriamento contínuo para produzir as seguintes microestruturas: (a) Perlita fina e cementita proeutetoide (b) Martensita (c) Martensita e cementita proeutetoide (d) Perlita grosseira e cementita proeutetoide (e) Martensita, perlita fina e cementita proeute-oide 9. Cite duas diferenças importantes entre os diagramas de transformação por resfriamento contínuo para os aços carbono comuns e os aços-liga. 10 Explique sucintamente por que não existe uma região de transformação da bainita no diagrama de transformação por resfriamento contínuo para uma liga ferro-carbono com composição eutetoide.

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11. Nomeie os produtos microestruturais de amostras de aço-liga 4340 que são, primeiro, transformadas completamente em austenita e, então, resfriadas até a temperatura ambiente de acordo com as seguintes taxas: (a) 10oC/s (b) 1oC/s (c) 0,1oC/s (d) 0,01oC/s 12. Descreva sucintamente o procedimento de tratamento térmico por resfriamento contínuo mais simples que poderia ser utilizado para converter um aço 4340 de urna microestrutura na outra: (a) (Martensita + bainita) em (ferrita + perlita) (b) (Martensita + bainita) em cementita globulizada (c) (Martensita bainita) em (martensita + bainita + ferrita) 13 Com base em considerações de difusão, explique por que a perlita fina se forma sob resfriamento moderado da austenita através da temperatura eutetoide, enquanto a perlita grosseira é o produto sob taxas de resfriamento relativamente lentas.

14 Explique sucintamente por que a perlita fina é mais dura e mais resistente que a perlita grosseira, a qual, por sua vez, é mais dura e mais resistente que a esferoidita. 15. Cite duas razões pelas quais a martensita é tão dura e frágil. 16. Classifique as seguintes ligas ferro-carbono e suas microestruturas associadas em ordem decrescente de limite de resistência à tração: (a) 0,25%p C com cementita globulizada (b) 0,25%p C com perlita grosseira (c) 0,60%p C com perlita fina (d) 0,60%p C com perlita grosseira Justifique essa classificação. 17. Explique sucintamente por que a dureza da martensita revenida diminui com o tempo de revenido (sob uma temperatura constante) e com o aumento da temperatura (com um tempo de revenido constante).

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Mudanças Microestruturais Em Ligas Fe-C

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