Uma peça cilíndrica de aço de 44 mm de diâmetro deve ser austenístico e temperado de tal forma que uma microestrutura contendo pelo menos 50 % de martensita será produzido ao longo de toda a peça. Do as ligas 4340, 4140, 8640, 5140 e 1040, que se qualificará se o meio de extinção é (b) água agitada? Justifique sua resposta.

Passo 1

Então, vamos lá! A gente tem uma peça cilíndrica de aço com diâmetro de 44 mm que precisa ser austenizada e depois temperada de um jeito que, no final, pelo menos 50% da microestrutura seja martensita por toda a peça. A matéria aqui envolve a transformação de fases em aços, especificamente como diferentes ligas de aço reagem durante o processo de têmpera. Para resolver, vamos precisar entender o que é martensita, como diferentes ligas se comportam durante a têmpera e a influência do meio de extinção, que no caso é água agitada.

Passo 2

Primeiro, vamos falar rapidinho sobre o que é martensita. Martensita é uma das microestruturas que podem se formar no aço quando ele é resfriado rapidamente (temperado). Ela é muito dura e resistente, mas também pode ser frágil. Para garantir que temos pelo menos 50% de martensita, precisamos que o aço tenha uma boa “hardenabilidade”, ou seja, capacidade de formar martensita mesmo em peças mais grossas.

Passo 3

Agora, vamos considerar o diâmetro da peça, que é de 44 mm. Peças com diâmetros maiores requerem meios de resfriamento mais eficientes para garantir a formação de martensita em toda a seção. A água agitada é um meio de têmpera rápido, mas ainda assim, dependendo da liga de aço, pode ou não ser suficiente para alcançar a quantidade desejada de martensita.

Passo 4

Vamos analisar as ligas de aço disponíveis: 4340, 4140, 8640, 5140 e 1040. Cada uma dessas ligas tem diferentes composições de carbono e elementos de liga que afetam sua hardenabilidade.
  • 1040: É um aço de baixo carbono, com pouca hardenabilidade. Provavelmente não conseguirá formar 50% de martensita em uma peça de 44 mm com têmpera em água agitada.
  • 5140: É um aço de médio carbono e contém cromo, oferecendo uma hardenabilidade moderada. Poderia se aproximar, mas pode não garantir os 50% necessários.
  • 4140: Também é um aço de médio carbono com cromo e molibdênio, proporcionando boa hardenabilidade. É uma opção mais viável.
  • 8640: Menos comum, mas geralmente tem alto teor de cromo e molibdênio, oferecendo excelente hardenabilidade.
  • 4340: É um aço de alta resistência com cromo, manganês e níquel, conhecida por sua excelente hardenabilidade.

Passo 5

Considerando a necessidade de pelo menos 50% de martensita em uma peça de 44 mm de diâmetro, precisamos de uma liga com alta hardenabilidade para garantir que o resfriamento rápido da água agitada seja suficiente. Entre as opções, o 4340 se destaca por sua excelente hardenabilidade, capaz de formar uma alta porcentagem de martensita mesmo em peças mais grossas. O 4140 também é uma boa opção, mas pode não alcançar a mesma eficiência que o 4340 em todas as condições.

Resposta

A liga 4340 se qualificará para produzir uma microestrutura com pelo menos 50% de martensita em toda a peça ao serem temperadas em água agitada, devido à sua alta hardenabilidade.

Exercícios relacionados