Questão de Engenharia Mecânica · FGV TCE-PA 2024 (nº 76)

O Diagrama TTT (Tempo-Temperatura-Transformação) mostra como a austenita (uma fase de alta temperatura do aço) se transforma em outras microestruturas (como perlita, bainita ou martensita) dependendo do tempo em que o material é mantido a uma temperatura constante (transformação isotérmica) ou resfriado.

Análise do processo ABCDE:

1. Início (780°C): A amostra é 100% austenita homogênea.
2. A → B (Resfriamento e Patamar a 400°C): A amostra é resfriada rapidamente de 780°C até 400°C (ponto A) e mantida nessa temperatura. No ponto B, o tempo de permanência a 400°C é suficiente para que 50% da austenita se transforme em bainita. Os outros 50% permanecem como austenita não transformada.
3. B → C (Resfriamento para 200°C): A amostra é resfriada rapidamente de 400°C para 200°C. Durante esse resfriamento, não há tempo para mais transformações isotérmicas de perlita ou bainita. No entanto, a linha Ms (Martensita Start) é cruzada, e a transformação martensítica começa. A estrutura é 50% bainita e 50% austenita (que agora está começando a se transformar em martensita).
4. C → D (Patamar a 200°C): A amostra é mantida a 200°C. A transformação martensítica é atérmica, ou seja, depende da temperatura, não do tempo. A quantidade de martensita formada é determinada pela temperatura mais baixa atingida. Manter a 200°C não altera a proporção de martensita se a temperatura não cair mais.
5. D → E (Resfriamento para temperatura ambiente): A amostra é resfriada rapidamente de 200°C até a temperatura ambiente. Este resfriamento leva a temperatura abaixo da linha Mf (Martensita Finish). Isso significa que toda a austenita remanescente (os 50% que não se transformaram em bainita) se transforma completamente em martensita.

Portanto, a microestrutura final será composta pelos 50% de bainita formados no patamar a 400°C e pelos 50% de martensita formados a partir da austenita remanescente durante o resfriamento final abaixo de Mf.

• (A) Incorreta: A perlita se forma em temperaturas mais altas (acima de 550°C) e com tempos de permanência mais longos do que os usados no tratamento, que incluiu um patamar na região da bainita e resfriamento para formar martensita.
• (B) Incorreta: Apenas 50% da austenita se transformou em bainita no patamar a 400°C. A outra metade permaneceu austenita até ser resfriada para formar martensita.
• (C) Incorreta: Para ter 100% martensita, toda a austenita deveria ter sido resfriada rapidamente abaixo de Mf sem passar pela região de formação de perlita ou bainita. No entanto, 50% da austenita se transformou em bainita antes do resfriamento para formar martensita.
• (D) Correta: No patamar a 400°C (trecho AB), 50% da austenita se transformou em bainita. A austenita remanescente (50%) foi então resfriada rapidamente abaixo da temperatura Mf (trecho DE), transformando-se completamente em martensita.
• (E) Incorreta: Não há formação de perlita neste tratamento, pois as temperaturas e tempos não foram adequados para sua formação. A armadilha aqui é confundir a região de formação de bainita com a de perlita, ou assumir que a austenita remanescente se transformaria em perlita, o que não ocorre devido às temperaturas e velocidades de resfriamento aplicadas.