9.12. O Sistema Fe-C(VII): Elementos de Liga

A velocidade de decomposição – em equilíbrio – da austenita nos aços-carbono é governada pela rapidez da difusão do carbono através da austenita. Nos aços-liga (1), não apenas o carbono tem de se redistribuir, mas também os elementos de liga. Elementos de liga como o cromo (Cr), manganês (Mn) e molibdênio (Mo) se difundem lentamente e, assim, a decomposição da austenita é muito vagarosa. Uma das importantes alterações é o deslocamento da posição eutetóide em relação à temperatura e à concentração de carbono. A Figura 9.m.a. mostra a variação na temperatura eutetóide quando elementos de liga (Ni, Mn, Cr, etc.) são adicionados.
O níquel (Ni) e o manganês (Mn) reduzem o valor da temperatura eutetóide porque formam preferencialmente soluções sólidas CFC com o ferro, e a difusão é muito mais lenta; eles são formadores ou estabilizadores da austenita. Se uma quantidade suficiente de níquel for adicionada ao aço, a temperatura eutetóide será abaixada de tal modo que, quando é atingida, a transformação não pode ocorrer e o aço permanece austenítico.
Já o cromo (Cr) e o molibdênio (Mo) ampliam a temperatura eutetóide por serem CCC; são formadores de ferrita nos aços. Como a reação de equilíbrio leva muito mais tempo para se iniciar, em um destes aços ligados, a martensita pode se formar com velocidades de resfriamento muito menos drásticas. Dizemos que uma liga como esta é fácil de ser endurecida, ou que tem uma temperabilidade maior. Uma peça fina de aço, que contenha alguns por cento de cromo e molibdênio, se transformará completamente em martensita, mesmo se for simplesmente resfriada ao ar e não resfriada bruscamente em água.
A Figura 9.m.b. mostra que a adição de elementos de liga reduz o conteúdo de carbono da composição eutetóide. Assim, as adições de liga não alteram somente a temperatura da reação eutetóide, mas também as frações das fases perlita e proeutetóide que se formam.
A importância do carbono é tão grande no aço que é desejável indicar o seu conteúdo no esquema de identificação dessa liga. O aço que contém exclusivamente ferro e carbono é chamado, no meio técnico, de aço comum ao carbono, ou simplesmente, aço ao carbono. A denominação aço de baixa liga é usada nos casos em que se adicionam até 5% em elementos de liga tais, como Ni, Cr, Mo, Mn ou Si. Para a nomenclatura de aços a AISI/SAE (2) utiliza um sistema de quatro algarismos, nos quais os dois últimos indicam os centésimos percentuais do conteúdo de carbono (porcentagem em peso vezes 100) e os dois primeiros algarismos codificam o elemento de liga adicionado ao ferro e ao carbono. A classificação 10xx é reservada apenas aos aços comuns ao carbono, cujo eventual conteúdo de elementos de liga constitui um mínimo relevante. A UNS (3) utiliza para a nomenclatura um sistema de uma letra (G) seguida de quatro algarismos, nos quais os dois penúltimos indicam os centésimos percentuais do conteúdo de carbono e os dois primeiros algarismos, à direita da letra G, codificam o elemento de liga adicionado ao ferro e ao carbono; o último algarismo à direita é zero. Por exemplo, um aço 1050 (nomenclatura AISI/SAE) ou G10500 (nomenclatura UNS) é um aço comum ao carbono com 0,5% em peso de carbono.

Figura 9.m- (A) mostra a variação na temperatura eutetóide quando elementos de liga (NI, Mn, Cr, etc.) são adicionados. (B) Mostra que a adição de elementos de liga reduz o conteúdo de carbono da composição eutetóide.