BAINITA
O que é Bainita – Aço Bainítico – Definição
A bainita é uma microestrutura em forma de placa que se forma em aços a partir de austenita quando as taxas de resfriamento não são rápidas o suficiente para produzir martensita , mas ainda são rápidas o suficiente para que o carbono não tenha tempo suficiente para se difundir para formar perlita . Assim como a perlita, as fases constituintes da bainita são a ferrita e a cementita. Processos de difusão durante o resfriamento estão envolvidos em sua formação. No entanto, as formas das fases são muito diferentes na perlita e na bainita. A principal diferença entre perlita e bainita é que a perlita contém camadas alternadas de ferrita e cementita, enquanto a bainita tem uma microestrutura em forma de placa.
Uma estrutura não lamelar fina, a bainita geralmente consiste em cementita e ferrita rica em deslocamentos. A grande densidade de deslocamentos na ferrita presente na bainita e o tamanho fino das plaquetas de bainita tornam esta ferrita mais dura do que normalmente seria. Os aços bainíticos são geralmente mais fortes e duros do que os aços perlíticos; no entanto, exibem uma combinação desejável de resistência e ductilidade. A dureza da bainita pode estar entre a da perlita e a da martensita não temperada na mesma dureza do aço.
A bainita foi descrita pela primeira vez por ES Davenport e Edgar Bain, daí o nome bainita. No final da década de 1920, eles iniciaram o estudo de aços temperados por um método chamado transformação isotérmica.
Austemperamento
A austêmpera é um tratamento térmico usado para formar bainita pura , uma microestrutura de transição encontrada entre a perlita e a martensita. A austêmpera consiste em resfriar rapidamente a peça metálica da temperatura de austenitização até cerca de 230 a 400°C, mantendo a temperatura constante para permitir a transformação isotérmica. Para evitar a formação de perlita ou martensita, o aço é temperado em um banho de metais fundidos ou sais. O aço é então mantido na temperatura de formação da bainita, além do ponto em que a temperatura atinge um equilíbrio, até que a bainita se forme completamente. O aço é então removido do banho e resfriado ao ar, sem a formação de perlita ou martensita. Dependendo da temperatura de retenção, a austêmpera pode produzir bainita superior ou inferior.
A bainita é uma microestrutura em forma de placa que se forma em aços a partir de austenita quando as taxas de resfriamento não são rápidas o suficiente para produzir martensita, mas ainda são rápidas o suficiente para que o carbono não tenha tempo suficiente para se difundir e formar perlita. A principal diferença entre perlita e bainita é que a perlita contém camadas alternadas de ferrita e cementita, enquanto a bainita tem uma microestrutura em forma de placa.
Uma estrutura não lamelar fina, a bainita geralmente consiste em cementita e ferrita rica em deslocamentos. A grande densidade de deslocamentos na ferrita presente na bainita e o tamanho fino das plaquetas de bainita tornam esta ferrita mais dura do que normalmente seria. Os aços bainíticos são geralmente mais fortes e duros do que os aços perlíticos; no entanto, eles exibem uma resistência ao impacto superior. A dureza da bainita pode estar entre a da perlita e a da martensita não temperada na mesma dureza do aço.
A austêmpera é aplicável à maioria dos aços de médio carbono e ligas de aço. Os aços de baixa liga geralmente são restritos a seções de 9,5 mm ou mais finas, enquanto os aços mais endurecíveis podem ser austemperados em seções de até 50 mm de espessura.
Outras fases comuns em aços e ferros
O tratamento térmico de aços requer uma compreensão tanto das fases de equilíbrio quanto das fases metaestáveis que ocorrem durante o aquecimento e/ou resfriamento. Para aços, as fases de equilíbrio estável incluem:
- Ferrite . A ferrita ou α-ferrita é uma fase de estrutura cúbica de corpo centrado do ferro que existe abaixo de temperaturas de 912°C para baixas concentrações de carbono no ferro. α-ferrite só pode dissolver até 0,02 por cento de carbono a 727°C. Isto é devido à configuração da rede de ferro que forma uma estrutura cristalina BCC. A fase primária do aço de baixo carbono ou aço macio e da maioria dos ferros fundidos à temperatura ambiente é o α-Fe ferromagnético.
- Austenita . A austenita, também conhecida como ferro de fase gama (γ-Fe), é uma fase de estrutura cúbica de face centrada não magnética do ferro. A austenita em ligas ferro-carbono geralmente está presente apenas acima da temperatura eutetóide crítica (723°C) e abaixo de 1500°C, dependendo do teor de carbono. No entanto, pode ser retido à temperatura ambiente por adições de ligas, como níquel ou manganês. O carbono desempenha um papel importante no tratamento térmico, pois expande a faixa de temperatura da estabilidade da austenita. O teor de carbono mais alto reduz a temperatura necessária para austenitizar o aço - de tal forma que os átomos de ferro se reorganizam para formar uma estrutura de treliça fcc. A austenita está presente no tipo de aço inoxidável mais utilizado, que são muito conhecidos por sua resistência à corrosão.
- Grafite . Adicionar uma pequena quantidade de carbono não metálico ao ferro troca sua grande ductilidade pela maior resistência .
- Cementita . A cementita (Fe 3 C) é um composto metaestável e, em algumas circunstâncias, pode se dissociar ou se decompor para formar α-ferrita e grafite, de acordo com a reação: Fe 3 C → 3Fe (α) + C (grafita). A cementita em sua forma pura é uma cerâmica e é dura e quebradiça, o que a torna adequada para o reforço de aços. Suas propriedades mecânicas são função de sua microestrutura, que depende de como é misturada com a ferrita.
As fases metaestáveis são:
Perlita . Na metalurgia, a perlita é uma estrutura metálica em camadas de duas fases, composta por camadas alternadas de ferrita (87,5% em peso) e cementita (12,5% em peso) que ocorre em alguns aços e ferros fundidos. É nomeado por sua semelhança com a madrepérola.
- Martensita . A martensita é uma estrutura metaestável muito dura com uma estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado (BCT). A martensita é formada em aços quando a taxa de resfriamento da austenita é tão alta que os átomos de carbono não têm tempo de se difundir para fora da estrutura cristalina em quantidades suficientes para formar cementita (Fe 3 C).
- Bainita . A bainita é uma microestrutura em forma de placa que se forma em aços a partir de austenita quando as taxas de resfriamento não são rápidas o
suficiente para produzir martensita, mas ainda são rápidas o suficiente para que o carbono não tenha tempo suficiente para se difundir e formar perlita. Os aços bainíticos são geralmente mais fortes e duros do que os aços perlíticos; no entanto, exibem uma combinação desejável de resistência e ductilidade.
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