Qual a fração de Ferrita e Cementita na perlita em um aço 1020? E em um aço 1045? Explique. Qual a fração de ferrita livre (ferrita pró-eutetoide) e perlita nestes aços? Qual a composição da ferrita livre nestes aços?
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão sobre a microestrutura do aço. O enunciado pergunta sobre a fração de ferrita e cementita na perlita de aços 1020 e 1045, além da fração de ferrita livre e perlita nesses aços, e a composição da ferrita livre. Vamos usar conceitos de diagramas de fases e a regra da alavanca para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que a perlita é uma mistura de ferrita (α) e cementita (Fe₃C) encontrada na microestrutura dos aços. A quantidade de carbono no aço determina a quantidade de ferrita e cementita presentes.
Passo 3
Vamos identificar os teores de carbono nos aços 1020 e 1045:
- Aço 1020: 0,20% de C
- Aço 1045: 0,45% de C
Passo 4
No diagrama de fases do aço-carbono, a região eutetóide ocorre a 0,76% de C, onde forma-se a perlita. Quando o teor de carbono é menor que o eutetóide, forma-se ferrita pró-eutetoide e perlita. Vamos usar a regra da alavanca para calcular as frações.
Passo 5
Para o Aço 1020 (0,20% C):
A diferença de carbono entre o aço e o eutetóide é:
A fração de perlita (
) é:
A fração de ferrita pró-eutetoide (
) é:
Passo 6
Para o Aço 1045 (0,45% C):
Calcular a diferença de carbono:
Fração de perlita:
Fração de ferrita pró-eutetoide:
Passo 7
Agora, vamos determinar a fração de ferrita e cementita na perlita. Na perlita, a proporção de ferrita para cementita é fixa e determinada pelo diagrama de fases:
Mas como na perlita a quantidade de cementita e ferrita é constante, a fração típica é aproximadamente:
Passo 8
Composição da ferrita livre:
A ferrita livre é praticamente pura em carbono, com cerca de 0,02% de C. Portanto, a composição da ferrita livre nos aços 1020 e 1045 é aproximadamente:
Resposta
-
Aço 1020:
- Fração de Ferrita na Perlita: ~88%
- Fração de Cementita na Perlita: ~12%
- Fração de Ferrita Livre: 26,3%
- Fração de Perlita: 73,7%
- Composição da Ferrita Livre: Fe com ~0,02% de C
-
Aço 1045:
- Fração de Ferrita na Perlita: ~88%
- Fração de Cementita na Perlita: ~12%
- Fração de Ferrita Livre: 59,2%
- Fração de Perlita: 40,8%
- Composição da Ferrita Livre: Fe com ~0,02% de C
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