Resumo sobre perlita + bainita + esferoidita

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Capítulo 10 
 
10.4 Estados Metaestáveis versus Estados de Equilíbrio 
 A maneira mais utilizada para induzir uma transformação de fases 
é a variação de temperatura. Isso corresponde a cruzar uma fronteira entre 
fases, no diagrama de composição-temperatura, na medida que um liga 
com dada composição é aquecida ou resfriada; 
 A maioria das transformações exige um tempo finito para ser 
concluída e a velocidade dessa transformação é importante na relação 
entre o tratamento térmico e o desenvolvimento da microestrutura. 
 Uma limitação dos diagramas de fases é a incapacidade de indicar 
o tempo necessário para o equilíbrio ser atingido. 
 Em um resfriamento que não 
seja o de equilíbrio, as 
transformações são 
deslocadas para temperaturas 
mais baixas do que as 
indicadas no diagrama de 
fases; o mesmo raciocínio 
serve para o aquecimento. 
Esses fenômenos são 
denominados de sub-
resfriamento e superaquecimento. O grau de cada um depende da taxa de 
variação da temperatura; quando mais rápido, maior o sub-resfriamento 
ou superaquecimento. 
10.5 Diagrama de Transformações Isotérmicas 
 Perlita 
 Essa microestrutura é formada a partir do lento resfriamento por 
meio da temperatura eutetoide e, consiste em camadas alternadas ou 
lamelas das duas fases (α + Fe3C), que se formam simultaneamente 
durante a transformação. 
 A perlita existe como grãos, que se 
denominam colônias; dentro de cada 
colônia as camadas estão orientadas 
essencialmente na mesma direção, 
que varia de uma colônia para outra. 
As camadas claras, mais grossas, são 
a fase ferrita (α), enquanto a fase 
cemetita (Fe3C) aparece como 
lamelas finas e coloração escura. A 
perlita apresenta propriedades 
intermediárias entre a ferrita, macia 
e dúctil, e a cemetita, dura e frágil. 
 As camadas alternadas de formam porque a composição da fase 
que lhe deu origem [nesse caso, a austenita 0,76%p C] é diferente de 
ambas as fases geradas como produto (ferrita 0,022%p C e cemetita 
6,70%p C), e porque a transformação requer que haja uma redistribuição 
do carbono por difusão. 
 Os átomos de carbono se difundem para longe das regiões de 
ferrita, contendo 0,022%p C, e em direção às camadas de cemetita, com 
6,70%p C, conforme a perlita se estende do contorno de grão para o 
interior do grão não reagindo com a austenita. A perlita se forma em 
camadas pois os átomos de carbono se difundem ao longo de distâncias 
mínimas. 
 A forma mais conveniente de apresentar a dependência do tempo 
e da temperatura para a formação da perlita, está representado como o 
gráfico com curvas na forma de “C”, que são chamados de diagramas de 
transformações isotérmicas, ou gráficos de transformação-tempo-
temperatura (“TTT”). 
 A temperatura eutetoide (727ºC) está indicada por uma linha 
horizontal; acima da eutetoide, apenas a austenita existirá. A formação da 
perlita só vai ocorrer quando a liga for super-resfriada até abaixo da 
eutetoide, e essa transformação é dependente da temperatura. À esquerda 
da curva de início da transformação, apenas autenita (instável) estará 
presente, enquanto que a direita da curva de término da transformação 
haverá perlita. 
 Em temperaturas imediatamente abaixo da eutetoide (pequeno 
grau de sub-resfriamento) é necessário um tempo muito longo (da ordem 
de 105 segundos) para haver transformação de 50%, portanto, a taxa de 
reação é muito lenta. A taxa da transformação aumenta com a diminuição 
da temperatura. 
 RESTRIÇÕES: 
 Esse gráfico específico é válido apenas para uma liga ferro-
carbono com composição eutetoide; em outras composições as curvas 
serão diferentes; 
 Esses gráficos são exatos somente para a transformação em que a 
temperatura da liga é mantida constante ao longo de toda a reação 
(temperaturas isotérmicas). 
 Em temperaturas logo abaixo da eutetoide, são produzidas 
camadas relativamente grossas tanto de ferrita α quanto da fase Fe3C; essa 
microestrutura é chamada de perlita grossa. Nessas temperaturas, as taxas 
de difusão são relativamente altas, de modo que os átomos de carbono 
podem difundir-se ao longo de distâncias relativamente grandes, o que 
resulta na formação de lamelas grossas. Com a diminuição da 
temperatura, a taxa de difusão do carbono diminui, e as camadas tornam-
se progressivamente mais finas, essas camadas são chamadas de perlita 
fina e são formadas a aproximadas 540ºC. 
Bainita 
 A microestrutura da bainita consiste nas fases ferrita e cemetita; 
dessa forma, processos difusionais estão envolvidos na sua formação. A 
bainita se forma como agulhas ou placas, dependendo da temperatura de 
transformação. A colônia de bainita é composto por uma matriz de ferrita 
e partículas alongadas de Fe3C. Adicionalmente, a fase que envolve a 
agulha é martensita. 
 A dependência 
tempo-temperatura da 
transformação também 
pode ser representada no 
gráfico “TTT”. A bainita 
ocorre em temperaturas 
abaixo daquelas em que a 
perlita se forma; as curvas 
para o início, o final e a 
metade da reação são 
extensões daquelas para a 
transformação perlítica. A 
bainita se forma em 
temperaturas entre cerca de 
215ºC e 540ºC. 
 As transformações 
perlítica e bainítica são, na realidade, concorrentes entre si, e uma vez que 
uma dada porção de uma liga tenha se transformado em perlita ou bainita, 
a transformação no outro microconstituinte não será possível sem um 
reaquecimento para formar austenita. 
Esferoidita 
 Se im aço tende uma microestrutura perlítica ou bainítica for 
aquecido e deixado em uma temperatura abaixo da eutetoide durante um 
período de tempo suficientemente longo (700ºC por 18 a 24h), a 
esferoidita irá se formar. Em vez de lamelas alternadas como a perlita, ou 
a bainita, a fase Fe3C aparecerá na forma de partículas com aspecto 
esférico, dispersas em uma matriz contínua da fase α. Essa transformação 
ocorre mediante uma difusão 
adicional do carbono, sme qualquer 
mudança nas composições ou na 
quantidade relativa das fases ferrita e 
cemetita. A força motriz para essa 
transformação é a redução na área da 
fronteira entre as fases α e Fe3C. A 
cinética dessa transformação não está 
incluída nos gráficos “TTT”.