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Primeiramente, quanto mais duro o aço mais frágil e quebradiço ele será. Quanto mais rápido o resfriamento maior o número de tensões internas geradas, o que aumenta a dureza e a resistência. Do processo mais lento para o mais rápido: Perlita, Bainita, Martensita.
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Ainda bem que a questão foi especifica e falou "aço". Se fosse mencionado, pois, ligas de ferro carbono, teríamos a cementita, de dureza mais elevada até que a martensita.
Correto?
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Arthur Silva, não é bem assim. Pois o aço é uma liga ferro-carbono, apesar da cementita ser mais dura que a martensita a questão quer saber qual o microconstituinte mais duro e não a fase mais dura.
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Fases do aço: Líquido, austenita, ferrita alfa, ferrita delta, cementita.
Microestruturas do aço: Perlita, bainita, martensita.
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Corrigindo os nobres colegas a martensita é considerada uma FASE metaestável.