Antes de ir para a solução da questão, vamos verificar o diagrama Ferro-Carbono dos aços a seguir, bem como fazer uma revisão sobre os assuntos cobrados:
A figura mostra o diagrama metaestável da liga binária Fe-C (Ferro-Carbono. Assim é chamado porque, na realidade, ocorrem modificações com o tempo, que afastam as reações do equilíbrio estável. O diagrama abrange uma faixa de teores de carbono relativamente estreita, de 0 a 6,7 %, sendo o maior valor correspondente à composição química do carboneto de ferro . Além disso, abrange a faixa completa das ligas Fe-C comerciais (aços entre 0 a 2,11% de carbono e ferros fundidos com carbono acima de 2,11%).
O ponto C do diagrama (1.148 ºC a um teor de carbono de 4,3%) é denominado EUTÉTICO. Em função desse ponto, agrupa-se os ferros fundidos da seguinte maneira: ferro fundido hipoeutético (teor de carbono até 4,3%0; ferro fundido eutético (teor de carbono de 4,3%); e ferro fundido hipereutético (teor de carbono acima de 4,3%).
Para os aços, na faixa correspondente a 727 ºC a 0,77% de carbono existe o ponto S que é denominado EUTETÓIDE. Da mesma maneira que para os ferros fundidos, os aços também são agrupados em: aços hipoeutetóides (até 0,77 % de carbono); aço eutetóide (aço com 0,77% de carbono); e aços hipoeutetóides (aços com composição acima de 0,77% de carbono).
O ponto A do diagrama corresponde ao ponto de fusão do ferro puro (1.538 ºC) e o ponto D ao ponto de fusão do .
Na faixa de temperaturas em que o ferro está na forma alotrópica gama, ele possui capacidade de dissolver o carbono presente. Todavia, essa solubilidade do carbono no ferro gama não é ilimitada: ela é máxima a 1.148 ºC e corresponde a um teor de carbono de 2,11 %. À medida que cai a temperatura, a solubilidade do carbono no ferro gama decresce, assim, a 727 ºC, a máxima quantidade de carbono que pode ser mantida em solução sólida no ferro gama é de 0,77%. Essas observações são indicadas no diagrama pelas linhas JE e Acm, esta representando, portanto, a máxima solubilidade do carbono ou do . No ferro gama, nas condições de equilíbrio.
As linhas JE e ECF correspondem à linha “solidus” do diagrama.
O carbono afeta, por outro lado, a temperatura de transformação alotrópica gama-alfa; a partir de 0% de carbono, essa temperatura de transformação decresce paulatinamente, até que para 0,77% ela se situa a 727 ºC. Abaixo de 727 ºC não poderá existir, em nenhuma hipótese, nas condições de equilíbrio (esfriamento muito lento) ferro na forma alotrópica Gam; tal fato é indicado pela linha PSK ou A1.
Entre teores de carbono de 0 e 0,77% ocorre não apenas o abaixamento da temperatura de transformação alotrópica gama-alfa, esta transformação é paulatina ou se dá em duas etapas: começa na linha GS ou A3 e termina na linha PS ou A1. Somente a 727 ºc ela é instantânea.
A solubilidade do carbono no ferro alfa não é, de fato, nula: cerca de 0,008 % de carbono dissolvem-se à temperatura ambiente, e a 727 ºc a solubilidade aumenta para 0,02 %; de 727 ºC para cima, decresce novamente a solubilidade do carbono até que a 912 ºC torna-se nula. Nesse instante, entretanto, o ferro alfa passa a gama, que pode manter em solução sólida o carbono em teores bem mais elevados, como se viu. Essas descrições podem se observadas pelas linhas QP e PG. Pode-se chama a liga Fe-C com carbono até 0,008 % no máximo de ferro comercialmente puro.
Acima de 2,11 % de carbono, duas linhas predominam, na fase sólida: a linha ECF “solidus” e alinha SK, indicada por A1, abaixo da qual não pode existir ferro na forma alotrópica gama.
A solução sólida do carbono no ferro gama chama-se austenita, portanto, na zona limitada pelas linhas JE, ES, SG e GNJ só existe austenita; essa zona é denominada austenítica. A austenita é um constituinte estrutural de boa resistência mecânica e apreciável tenacidade e não magnético.
Na zona limitada pelas linhas SE (Acm), ECF e SK (A1) existe simultaneamente austenita e carbono, este último na forma , porque, como se viu, a solubilidade do carbono no ferro gama não é limitada.
Por fim, o (cementita) é um carboneto contendo 6,67 % de carbono, muito duro e frágil.
Voltando para os itens do problema, temos:
I. O recozimento pleno, ou simplesmente recozimento, consiste em austenitizar o aço, resfriando-o lentamente em seguida. CORRETO
Os objetivos do RECOZIMENTO são: remover tensões devidas a tratamentos mecânicos, diminuir a dureza, aumentar a ductibilidade, regularizar a textura bruta de fusão, eliminar o efeito de quaisquer tratamentos mecânicos ou térmicos a que o aço tenha sido submetido anteriormente. A estrutura resultante do recozimento é a normal: ferrita mais perlita (aço hipoeutetoide0); perlita (aço eutetóide); e perlita mais cementita (aço hipereutetoide).
No aquecimento para o recozimento, a temperatura deve chegar a mais ou menos 50 ºC acima do limite superior da zona crítica (linha A3 para os aços hipoeutetoides), e acima do limite inferior da zona crítica (linha A1 para os aços hipereutetoides). Observe que, para ambos os casos, a temperatura chega à zona da austenita, ou seja, há a austenitização do aço. Como o resfriamento típico da operação de recozimento é lento, conclui-se que a o item é correto. Geralmente o resfriamento é feito ao forno.
II. O recozimento subcrítico é aquele em que o aquecimento se dá a uma temperatura abaixo da linha A1 (727ºC). CORRETO
RECOZIMENTO SUBCRÍTICO é aquele em que o aquecimento se dá a uma temperatura abaixo de A1. É usado para recuperar a ductilidade do aço trabalhado a frio (encruado). O recozimento subcrítico é realizado antes de novas deformações nos produtos que sofreram deformação a frio. As principais transformações são a recuperação e a recristalização das fases encruadas. Não há formação de austenita. Assim, verifica-se que o item é correto.
III. Na esferoidização, a austenita homogênea tende a formar perlita, enquanto a austenita heterogênea tende a formar carbonetos esferoidizados. CORRETO
A ESFEROIDIZAÇÃO é utilizada para aumentar a usinabilidade do aço e para evitar a formação de trincas durante o trabalho do aço a frio. O aço é aquecido acima da linha crítica (austenitizado), essa austenitização pode ser total ou parcial. A austenita, ao ser resfriada, dará origem a ferrita e a carbonetos esferoidizados ou ferrita e perlita, a depender das condições de resfriamento a da estrutura anterior ao resfriamento. Conforme o item, a austenita homogênea inclina-se a formar ferrita, enquanto a austenita heterogênea pende-se a formar carbonetos esferoidizados, esta estrutura pode ser formada após austenitização completa ou parcial, via manutenção por tempo prolongado á temperatura abaixo de A1, resfriar lentamente ao passar por A1 ou ciclar acima e abaixo de A1.Para resolver esse item, basta recordar que a austenita heterogênea constitui-se de ferrita mais cementita saturada, assim seria de se esperar que tal cementita daria origem aos carbonetos esferoidizados.
Portanto, a alternativa (D) traz a resposta correta.
Resposta: D