Ferrite vs. Austenite retida: Métodos de identificação clara

1. Prefácio

Gostaria de partilhar convosco a identificação da "ferrite" e da "austenite retida", como parte de uma série de artigos sobre a identificação de estruturas semelhantes nos aços.

2. Identificação da ferrite e da austenite retida

Uma vez que a ferrite e a austenite retida não estão corroídas, ambas aparecem brancas quando observadas ao microscópio. No entanto, podem ser facilmente confundidos se não forem observados corretamente.

Felizmente, é relativamente fácil distinguir entre as duas estruturas através do domínio de certos métodos. Dois métodos comuns incluem:

1. Distinguir da morfologia dos tecidos

Ferrite e Retenção Austenite coexistem frequentemente na microestrutura do aço hipoeutectoide que foi submetido a têmpera. Existem normalmente três formas de ferrite nestas peças temperadas: ferrite poligonal não dissolvida, ferrite maciça ferrite proeutectoidee a ferrite proeutectoide reticular ou semi-reticular. Todas estas formas de ferrite têm um aspeto branco e brilhante.

As ferritas poligonais e maciças têm limites bem definidos e são frequentemente encontradas nas áreas em branco entre as agulhas de martensite. Após uma inspeção mais atenta, a fase branca e a fase de martensite podem ser vistas como estando no mesmo plano.

A ferrite reticular ou semi-reticular está finamente distribuída ao longo do limite original do grão de austenite.

A austenite retida, por outro lado, não tem limites bem definidos e a sua forma muda com a forma da distribuição da agulha de martensite. Normalmente não existe sozinha, mas é organicamente combinada com a martensite em forma de agulha após a têmpera. Como resultado, a sua cor é ligeiramente mais escura do que a da ferrite, e o fenómeno da martensite em forma de agulha é muitas vezes ligeiramente visível.

2. Inferido de processo de tratamento térmico

Se o tempo de preservação do calor de têmpera para o aço hipoeutectoide for insuficiente ou a temperatura for demasiado baixa, aparecerá ferrite poligonal branca não dissolvida na microestrutura resultante.

Fig. 1 Ferrite branca poligonal não dissolvida

Como ilustrado na Fig. 1, a microestrutura do aço 45 que foi submetido a arrefecimento com água a 760 ℃ durante 25 minutos consiste em ferrite poligonal branca não dissolvida, martensite negra de carbono médio temperada, martensite cinzenta clara e uma matriz de austenite residual.

Se houver muitas peças de trabalho no forno e o tempo de batimento for excessivo, a taxa de arrefecimento das peças de trabalho será superior à taxa de arrefecimento num recozimento mas inferior à taxa de arrefecimento do ar de normalização. Alternativamente, se as peças de trabalho forem deixadas no ar durante demasiado tempo após o vazamento, a microestrutura resultante conterá ferrite proeutectoide maciça.

Fig. 2 Ferrite proeutectoide maciça branca

Como se mostra na Fig. 2, a microestrutura do aço 45 foi obtida após aquecimento a 840°C durante 25 minutos, seguido de têmpera em água e depois revenido a 600°C durante 60 minutos. A estrutura maciça branca é ferrite eutectoide, enquanto a restante estrutura é sorbite temperada.

Este resultado deveu-se ao facto de estarem presentes várias peças de trabalho no forno de aquecimento durante o ensaio e de a porta do forno não ter sido mantida fechada durante o arrefecimento, conforme exigido. Em vez disso, a porta do forno foi mantida aberta após a primeira amostra ter sido temperada e até a última amostra ter sido temperada.

Consequentemente, nas últimas fases da têmpera, cerca de metade das amostras submetidas a têmpera apresentavam ferrite proeutectoide maciça. Esta quantidade aumentou de menos para mais com o prolongamento do tempo de arrefecimento, com o conteúdo de ferrite proeutectoide maciça na última amostra arrefecida a atingir 40% (fração volumétrica).

Devido à porta aberta do forno, quando a temperatura das peças no forno era inferior a AC3, a taxa de arrefecimento das peças era superior à do arrefecimento (equivalente a recozimento) mas inferior ao do arrefecimento ao ar (equivalente à normalização). Isto resultou na precipitação de ferrite proeutectoide maciça.

Se a taxa de arrefecimento da têmpera não for suficiente, a ferrite proeutectoide no aço é geralmente distribuída ao longo do limite original do grão de austenite sob a forma de uma rede ou semi-rede.

Fig. 3 Ferrite proeutectoide reticular branca

Como se mostra na Fig. 3, a microestrutura do aço 45 após aquecimento a 900°C durante 25 minutos e têmpera em óleo consiste em ferrite pré-eutectoide de malha fina branca, troostite negra revenida, bainite superior emplumada, martensite cinzenta clara e uma matriz de austenite residual.

A austenite residual, que não se encontra no mesmo plano que a martensite, só é visível na estrutura temperada quando o calor de têmpera é muito elevado. Na têmpera normal, a austenite residual não está presente de forma proeminente.

Fig. 4 austenite branca retida

Como se pode ver na Fig. 4, a microestrutura do aço 45 após aquecimento a 900°C durante 25 minutos e têmpera em água consiste em martensite de carbono médio temperada preta e austenite residual branca.

A forma da austenite residual muda em função do ângulo de intersecção com a martensite.

3. Conclusão

Neste artigo, apresentamos os métodos de identificação da ferrite e da austenite retida. Esperamos que estas informações lhe sejam úteis.

É também de salientar que um conhecimento profundo do diagrama de fases ferro-carbono, combinado com as perspectivas discutidas no artigo, tornará o processo de identificação muito mais fácil.