O que é Bainita – Aço Bainítico – Definição

A bainita é uma microestrutura semelhante a uma placa que se forma nos aços a partir da austenita quando as taxas de resfriamento não são rápidas o suficiente para produzir martensita, mas ainda são rápidas o suficiente para que o carbono não tenha tempo suficiente para se difundir para formar a perlita. Assim como a perlita, as fases constituintes da bainita são a ferrita e a cementita. Processos de difusão durante o resfriamento estão envolvidos em sua formação. No entanto, as formas das fases são muito diferentes na perlita e na bainita. A principal diferença entre a perlita e a bainita é que a perlita contém camadas alternadas de ferrita e cementita, enquanto a bainita tem uma microestrutura semelhante a uma placa.

Uma estrutura fina não lamelar, a bainita geralmente consiste em cementita e ferrita rica em discordâncias. A grande densidade de discordâncias na ferrita presente na bainita e o tamanho fino das plaquetas de bainita tornam essa ferrita mais dura do que normalmente seria. Os aços bainíticos são geralmente mais fortes e duros que os aços perlíticos; ainda assim, exibem uma combinação desejável de resistência e ductilidade. A dureza da bainita pode estar entre a da perlita e a da martensita não revenida na mesma dureza do aço.

A bainita foi descrita pela primeira vez por ES Davenport e Edgar Bain, daí o nome bainita. No final da década de 1920, eles iniciaram o estudo de aços temperados por um método chamado transformação isotérmica.

Austêmpera

A austêmpera é um tratamento térmico usado para formar a bainita pura, uma microestrutura de transição encontrada entre a perlita e a martensita. A austêmpera consiste em resfriar rapidamente a peça metálica da temperatura de austenitização para cerca de 230 a 400°C, mantendo-a a uma temperatura constante para permitir a transformação isotérmica. Para evitar a formação de perlita ou martensita, o aço é temperado em um banho de metais fundidos ou sais. O aço é então mantido na temperatura de formação da bainita, além do ponto onde a temperatura atinge o equilíbrio, até que a bainita se forme completamente. O aço é então removido do banho e resfriado ao ar, sem a formação de perlita ou martensita. Dependendo da temperatura de manutenção, a austêmpera pode produzir bainita superior ou inferior.

A bainita é uma microestrutura semelhante a uma placa que se forma nos aços a partir da austenita quando as taxas de resfriamento não são rápidas o suficiente para produzir martensita, mas ainda são rápidas o suficiente para que o carbono não tenha tempo suficiente para se difundir para formar a perlita. A principal diferença entre a perlita e a bainita é que a perlita contém camadas alternadas de ferrita e cementita, enquanto a bainita tem uma microestrutura semelhante a uma placa.

Uma estrutura fina não lamelar, a bainita geralmente consiste em cementita e ferrita rica em discordâncias. A grande densidade de discordâncias na ferrita presente na bainita e o tamanho fino das plaquetas de bainita tornam essa ferrita mais dura do que normalmente seria. Os aços bainíticos são geralmente mais fortes e duros que os aços perlíticos; ainda assim, exibem uma resistência superior ao impacto. A dureza da bainita pode estar entre a da perlita e a da martensita não revenida na mesma dureza do aço.

A austêmpera é aplicável à maioria dos aços de médio carbono e ligas de aço. Aços de baixa liga são geralmente restritos a seções de 9,5 mm ou mais finas, enquanto aços mais endurecíveis podem ser austemperados em seções de até 50 mm de espessura.

Outras fases comuns em aços e ferros

O tratamento térmico de aços requer uma compreensão tanto das fases de equilíbrio quanto das fases metaestáveis ​​que ocorrem durante o aquecimento e/ou resfriamento. Para os aços, as fases de equilíbrio estável incluem:

• Ferrita. A ferrita ou α-ferrita é uma fase de estrutura cúbica de corpo centrado do ferro que existe abaixo de temperaturas de 912°C para baixas concentrações de carbono no ferro. A α-ferrita só pode dissolver até 0,02% do carbono a 727°C. Isso ocorre devido à configuração da rede de ferro que forma uma estrutura cristalina BCC. A fase primária de baixo teor de carbono ou aço macio e a maioria dos ferros fundidos à temperatura ambiente é α-Fe ferromagnético.
• Austenita. A austenita, também conhecida como ferro de fase gama (γ-Fe), é uma fase de estrutura cúbica de face centrada não magnética do ferro. A austenita em ligas de ferro-carbono geralmente está presente apenas acima da temperatura eutetóide crítica (723°C) e abaixo de 1500°C, dependendo do teor de carbono. No entanto, pode ser mantido à temperatura ambiente por adições de ligas como níquel ou manganês. O carbono desempenha um papel importante no tratamento térmico, porque expande a faixa de temperatura de estabilidade da austenita. O teor de carbono mais alto reduz a temperatura necessária para austenitizar o aço – de modo que os átomos de ferro se rearranjam para formar uma estrutura de treliça FCC. A austenita está presente no tipo de aço inoxidável mais comumente usado, que é muito conhecido por sua resistência à corrosão.
• Grafite. Adicionar uma pequena quantidade de carbono não metálico ao ferro troca sua grande ductilidade por maior resistência.
• Cementita. A cementita (Fe₃C) é um composto metaestável e, em algumas circunstâncias, pode se dissociar ou se decompor para formar α-ferrita e grafite, de acordo com a reação: Fe₃C → 3Fe (α) + C (grafite). A cementita em sua forma pura é uma cerâmica e é dura e quebradiça, o que a torna adequada para o reforço de aços. Suas propriedades mecânicas são função de sua microestrutura, que depende de como ele é misturado com a ferrita.

As fases metaestáveis ​​são:

• Perlita. Na metalurgia, a perlita é uma estrutura metálica em camadas de duas fases, composta por camadas alternadas de ferrita (87,5% em peso) e cementita (12,5% em peso) que ocorre em alguns aços e ferros fundidos. É nomeado por sua semelhança com a madrepérola.
• Martensita. A martensita é uma estrutura metaestável muito dura com uma estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado (BCT). A martensita é formada nos aços quando a taxa de resfriamento da austenita é tão alta que os átomos de carbono não têm tempo de se difundir para fora da estrutura cristalina em quantidades suficientes para formar a cementita (Fe₃C).
• Bainita. A bainita é uma microestrutura semelhante a uma placa que se forma nos aços a partir da austenita quando as taxas de resfriamento não são rápidas o
  suficiente para produzir martensita, mas ainda são rápidas o suficiente para que o carbono não tenha tempo suficiente para se difundir para formar a perlita. Os aços bainíticos são geralmente mais fortes e duros que os aços perlíticos; ainda assim, exibem uma combinação desejável de resistência e ductilidade.

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Veja acima:
Diagrama de fases