Lista de Exercícios sobre Sistema Fe C

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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de Engenharia Mecânica e Mecatrônica 
Ciência dos Materiais 
Lista VII: Lista de Exercícios sobre Sistema Fe-C 
 
 
1. Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características. 
 
Ferrita estrutura CCC fase magnética existência ate 912°C. 
Austenita estrutura CFC não magnética existência de 912°C ate 394°C. 
ferrita δ estrutura CCC não magnética existência acima de 1394°C. 
 
 
2. Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é 
magnético? 
 
 
Ferrita ɑ estrutura CCC(cúbica de corpo centrado), magnética ate 768°C 
 
3. Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o 
carbono encontra-se na estrutura cristalina do ferro? 
 
 
Inserido entre os instersticios do ferro 
 
 
4. A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique. 
 
 
Na austenita pois esta tem mais posições intersticiais. 
 
 
5. Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono? 
 
Aço = 0,008 até 2,06% de Carbono 
 
6. Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e 
ductilidade, nos aços de acordo com o teor de carbono? 
 
A presença de átomos de impureza causa deformações na rede cristalina do solvente 
restringindo o movimento das discordâncias e assim alterando as propriedades dos aços. 
 
7. Qual a composição dos ferros fundidos quanto ao teor de carbono? 
 
Entre 2,11 e 6,67% 
 
 
8. Especifique quantas fases líquidas e sólidas estão presentes no sistema ferro-
carbono. 
 
1 Fases liquida 
4 fases solidas – (γ, α, δ, fe3c) 
 
 
9. Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e 
a que temperatura ocorre? 
 
É de 6,70٪ de carbono a 1538°C. 
 
10. Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das 
reações eutética e eutetóide. 
 
Eutetoide 0,76٪ de C a 727°C 
Euteico 4,30٪ de C a 1147°C 
 
 
11. Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides? 
 
A diferença esta na percentagem de carbono presente no aço, de 0,008 a 0,76٪ de carbono 
o aço e hipoeutetoide acima de 0,76 ate 2,14٪ de carbono o aço e hipereutetoide. 
 
12. Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper 
eutetóides? 
 
Eutetoide –perlita 
Hipo – ferrita(macia e dutil), cementita(dura e frágil) 
Hiper –ferrita proeutetoide + perlita. 
 
 
 
 
 
13. a- A formação da martensita depende do tempo? 
 
Como a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente 
(independente do tempo, por isso na curva TTT a mesma corresponde a uma reta) 
 
14. b- Por que a martensita não aparece no diagrama de equilíbrio Fe-C? 
 
Tem estrutura tetragonal cúbica. Assim, é uma fase metaestável, por isso não aparece no 
diagrama. 
 
15. c- A martensita é mais facilmente obtida num aço hipo ou hipereutetóide? 
 
Quanto maior o teor de carbono em um aço, maior a probabilidade de formar a martensita, 
portanto aço hipereutetóide forma mais facilmente as matensita 
 
 
16. Cite os principais microconstituintes dos aços e suas propriedades mecânicas. 
 
Ferrite, Perlite, Cementite, Bainite, Martensite. (complementar com as propriedades) 
 
 
17. Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura 
ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases. 
 
 
Ferrita - ductil, baixa resistência mecânica, macia. 
Cementita - dura e resistente; 
Perlita - alta resistência mecânica, dureza, baixa ductilidade 
 
18. Diferencie as propriedades da martensita alfa e da martensita revenida, dizendo 
como podem ser obtidas. 
 
 
Martensita: É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por difusão); 
microestrutura em forma de agulhas; é dura e frágil (dureza: 63-67 Rc); tem estrutura tetragonal 
cúbica (é uma fase metaestável, por isso não aparece no diagrama). Na martensita todo o carbono 
permanece intersticial, formando uma solução sólida de ferro supersaturada com carbono, que é 
capaz transformar-se em outras estruturas, por difusão, quando aquecida. É obtida quando se resfria 
aço austenítico rapidamente até a temperatura ambiente. 
Martensita revenida: É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita). 
Neste processo, a dureza cai; os carbonetos precipitam e formam de agulhas escuras 
 
19. Qual o microconstituinte mais mole dos aços? 
 
Ferrita 
 
 
 
20. Qual o microconstituinte mais duro dos aços? 
 
Martensita 
 
21. Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita  e da cementita 
na perlita. 
 
A diferença está na percentagem de carbono presente no aço, de 0,008 a 0,76% de carbono 
o aço e hipoeutetoide acima de 0,76 ate 2,14% de carbono o aço e hipereutetoide 
 
 
22. Quais são os principais fatores que modificam a posição das curvas TTT? 
 
Teor de carbono; Tamanho do grão da austenita; Composição química (elementos de liga) 
 
23. Alto teor de carbono favorece ou dificulta a formação da martensita? E da 
perlita? 
 
 
Quanto menor o teor de carbono (abaixo do eutetóide) mais difícil de obter estrutura 
martensítica. A percentagem de perlita será tanto menor quanto menor for o teor de carbono, 
anulando-se quanto este cair abaixo de 0.020%. 
 
24. Tamanho de grão grande favorece ou dificulta a formação da martensita? E da 
perlita? Justifique. 
 
 
Quanto maior os tamanhos de grão mais para a direita deslocam-se as curvas TTT, e o 
tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma inicia-se no contorno de 
grão. Então, tamanho de grão grande favorece a formação da martensita 
 
 
25. Uma maior homogeneidade da austenita favorece ou dificulta a formação da 
martensita? E da perlita? Justifique. 
 
 
 
26. Quais o efeito dos elementos de liga na formação da martensita e da perlita? 
 
 
Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as 
reações. Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) deslocam as curvas para a direita, 
retardando as transformações. Facilitam a formação da martensita. Como conseqüência: em 
determinados aços pode-se obter martensita mesmo com resfriamento lento 
 
27. É possível obter um aço com estrutura austenítica a temperatura ambiente? 
 
No aço AISI 1321 cementado, as linhas Mi e Mf são abaixadas. Neste aço a formação da 
martensita não se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente. 
 
28. É possível obter um aço com estrutura martensítica por resfriamento lento? 
 
Sim 
 
 
29. A transformação martensítica nos aços ocorre com aumento ou diminuição de 
volume? Qual o efeito disso no material? 
 
 
Ocorre aumento de volume por caysa da transformação de ordem estrutural no retículo 
cristalino do aço (de austenita para martensita) e porque a martensita ocupa maior volume, ocorre 
ma consequente variação nas dimensões da peça conhecida genericamente por distorção. 
 
30. Use as curvas TTT para um aço eutetóide para especificar o(s) 
microconstituinte(s) final para cada um dos casos abaixo. Assuma que o resfriamento inicia-se 
a 760C. 
a- Resfriamento rápido até 350 C, onde permanece por 103 segundos e então é 
resfriada até a temperatura ambiente 
 
Bainita 
 
b- Resfriado rapidamente até 625 C, onde permanece por 10 segundos e então é 
resfriada até a temperatura ambiente. 
 
Ferrita e austenita. 
 
c- Resfriado rapidamente até 600 C, onde permanece por 4 segundos, logo após é 
resfriadanovamente rapidamente até 450 C, onde permanece por 10 segundos e então é 
resfriada até a temperatura ambiente. 
 
Ferrita e austenita. 
 
d- Reaquecimento da amostra “c” a 700C por 20 horas 
 
Perlita grossa. 
 
e- Resfriado rapidamente até 300C, permanecendo por 20 segundos e então 
resfriado rapidamente em água. 
 
Martensita 
 
31. Qual a % de ferrita, austenita e cementita presente para um aço com 0,6% de 
Carbono a 725C? 
 
%fer = 100*(0,6-0,02)/(0,77-0,02) = 77,33% ferrita 
%cem = 100 - %fer = 100 – 77,33% = 22,66% austenita 
 
32. Determinar a quantidade de perlita para um aço com 0,5% de Carbono, o qual 
foi resfriado lentamente a partir de 860C até a temperatura ambiente . 
 
 
De 870° a 780°C: Austenita com 0,5%C; de 780° a 727°C(+): ferrita se separa da 
austenita, conteúdo de carbono desta aumenta para 0,76%C; a 727°C (+) a composição da austenita 
é de 0,76%C e a porcentagem no material é de 64,8% 
 
A 727°C (-): quantidade de perlita = 64,8% 
 
 
33. Calcular a % de ferrita, cementita e perlita a temperatura ambiente para os 
seguintes aços: 
 
 
a- 0,2% de C 
 
%cem = 100*(Ci-Cf)/(Cc-Cf) = 100*(0,2-0)/(6,67-0) = 2,99% cementita 
%fer = 100 - %cem = 100*(Cc-Ci)/(Cc-Cf) = 100*(6,67-0,2)/(6,67-0) = 97,01% ferrita 
 
b- 0,4% de C 
c- 0,8% de C 
d- 1,0% de C 
 
%cem = 100*(Ci-Cf)/(Cc-Cf) = 100*(1-0)/(6,67-0) = 14,99% cementita 
%fer = 100 - %cem = 100*(Cc-Ci)/(Cc-Cf) = 100*(6,67-1)/(6,67-0) = 85,01% ferrita 
 
 
 
 
 
e- 1,5% de C 
 
%cem = 100*(Ci-Cf)/(Cc-Cf) = 100*(1,5-0)/(6,67-0) = 22,44% cementita 
%fer = 100 - %cem = 100*(Cc-Ci)/(Cc-Cf) = 100*(6,67-1,5)/(6,67-0) = 77,56% ferrita 
 
 
34. De acordo com as curvas de resfriamento responda qual o microconstituinte 
formado: 
 
 
 bainita 
 bainita e martensita 
 
 
35. Perlita/baianita
Perlita 
 
Bainita 
 
 
 
 
 
34)