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Ferrita de Widmanstätten
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Durante o resfriamento de aços, ocorre a formação da ferrita devido ao processo de difusão. A morfologia da ferrita é fortemente influenciada pela taxa de resfriamento. Para resfriamentos lentos, ela assume uma forma equiaxial, passando para formas de agulhas à medida que a taxa de resfriamento aumenta, sendo então chamada de ferrita acicular.
Com um aumento ainda maior na taxa de resfriamento, a ferrita pode se apresentar na forma de ripa (lath) ou placa alongada (plate), nucleando nos contornos de grão austenítico, sendo então denominada de maneira genérica como ferrita de Widmanstatten.
Este termo é uma homenagem ao metalurgista austríaco Aloys Beck von Widmanstatten (1754-1849) que observou esta estrutura em 1808 de ferrita em formato de placas dentro de austenita em um meteorito que havia caído na Croácia em 1751.
A ferrita de Widmanstätten primária cresce diretamente a partir das superfícies dos grãos de austenita, enquanto a ferrita de Widmanstätten secundária se desenvolve a partir de qualquer ferrita alotriomórfica que possa estar presente na microestrutura.
A formação de placas de ferrita, como a ferrita Widmanstätten, exerce um impacto significativo nas propriedades do aço, incluindo sua tenacidade na zona afetada pelo calor da soldagem. Por esse motivo, vários estudos têm sido realizados para compreender o mecanismo dessa formação.
O vídeo abaixo mostras um estudo onde foi utilizado um microscópio a laser de varredura confocal para observar in situ a formação das placas de ferrita no aço durante o resfriamento contínuo.
A composição do aço testado está apresentada na Tabela 1, e as amostras foram preparadas na forma de um paralelepípedo de aproximadamente 3 mm x 3 mm x 2 mm (comprimento x largura x espessura).
O sistema experimental consistiu em um microscópio a laser de varredura confocal (modelo 1LM15 da Laser Tech Co., Ltd., com laser de hélio-neônio de comprimento de onda de 632,8 nm) e um estágio de alta temperatura (modelo MS-TPS da Yonekura Seisakusho Co., Ltd.). As imagens das observações in situ foram capturadas por uma câmera CCD, permitindo a visualização em tempo real e também o registro em um computador.
As amostras foram acomodadas em células de alumina e aquecidas por lâmpadas de infravermelho no estágio de alta temperatura. A temperatura foi continuamente monitorada por meio de termopares. O aquecimento e resfriamento das amostras foram realizados em uma atmosfera de gás misto argônio-hidrogênio (Ar-3%H2). As amostras foram aquecidas até 1250°C e mantidas nessa temperatura por 60 segundos para que ocorresse a transformação em austenita.
Em seguida, as amostras foram resfriadas até 1000°C a uma taxa de 10°C/s e, posteriormente, até 400°C a uma taxa de resfriamento de 5°C/s, permitindo a observação in situ da transformação para ferrita durante esse processo. À medida que a temperatura diminui, são observados a formação e o crescimento das placas de ferrita entre 660°C e 535°C. A 660°C, as placas de ferrita começam a se formar a partir da ferrita allotriomórfica nos contornos de grãos. Em torno de 636°C, novas placas de ferrita se formam e crescem próximas às posições das placas já geradas anteriormente.
Durante a observação, foi observado que algumas placas de ferrita se formam diretamente nos contornos de grãos, enquanto a maioria delas se forma a partir da ferrita allotriomórfica. Essas descobertas contribuem para a compreensão do processo de formação das placas de ferrita no aço e suas implicações nas propriedades do material.