Questão de Engenharia Mecânica — Materiais de Construção Mecânica — INSTITUTO AOCP 2021

Diagrama Fe-C e microestrutura de aços hipoeutetoides

Gabarito: letra B. Um aço com 0,6% de carbono, resfriado lentamente a partir da austenitização, é um aço hipoeutetoide e, ao atingir a temperatura ambiente, sua microestrutura será composta por aproximadamente 25% de ferrita proeutetoide e 75% de perlita. Essa proporção é obtida pela regra da alavanca aplicada no diagrama de fases Fe-Fe₃C, considerando a composição eutetoide de 0,8% C e a solubilidade máxima de carbono na ferrita (0,022% C).

A questão exige o domínio do diagrama de equilíbrio ferro-carbono e da regra da alavanca. Para um aço com teor de carbono entre 0,022% e 0,8% (hipoeutetoide), o resfriamento lento a partir da austenita (γ) produz, primeiro, a precipitação de ferrita proeutetoide (α) nos contornos de grão e, ao atingir a temperatura eutetoide (727 °C), a austenita restante se transforma em perlita (mistura lamelar de ferrita e cementita). A fração de cada constituinte é calculada pela regra da alavanca, que nada mais é que uma proporção de massas baseada nas composições das fases envolvidas.

A pegadinha clássica desta questão é inverter as proporções: o candidato que aplica a regra da alavanca de forma invertida ou que confunde aço hipoeutetoide com hipereutetoide marca a alternativa A (25% perlita e 75% ferrita). A banca também explora a confusão entre perlita e cementita, como na alternativa E, que mistura constituintes que não coexistem nessa proporção para um aço hipoeutetoide.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Afirma que a microestrutura seria 25% perlita e 75% ferrita. Isso inverte as proporções corretas. Para um aço com 0,6% C, a fração de ferrita proeutetoide é de aproximadamente 25% e a de perlita, 75%. O erro está em trocar os percentuais, provavelmente por uma aplicação equivocada da regra da alavanca ou por confundir a composição do aço com a do eutetoide.

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Esta é a resposta correta. Para um aço hipoeutetoide com 0,6% C, a regra da alavanca fornece:

• Fração de ferrita proeutetoide = (0,8 - 0,6) / (0,8 - 0,022) ≈ 0,257 → ~25%

• Fração de perlita = 1 - 0,257 ≈ 0,743 → ~75%

Portanto, a microestrutura é composta por aproximadamente 25% de ferrita e 75% de perlita.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Afirma 40% perlita e 60% ferrita. Esses valores não correspondem à regra da alavanca para 0,6% C. A fração de perlita seria maior (75%) e a de ferrita menor (25%). O número 40% não tem base no diagrama para essa composição.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Afirma 40% ferrita e 60% perlita. Novamente, os percentuais estão incorretos. A fração de ferrita é de aproximadamente 25% e a de perlita, 75%. O valor de 40% não é obtido pela regra da alavanca para 0,6% C.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Afirma 40% perlita e 60% cementita. Para um aço hipoeutetoide, a cementita não aparece como constituinte proeutetoide; ela está presente apenas como parte da perlita (lamelas). A microestrutura final é ferrita + perlita, não ferrita + cementita. Além disso, os percentuais estão errados.

Gabarito: letra B