A formação da perlita ocorre por nucleação e crescimento (veja Capítulo 15, Transformação de Fases). Microestruturas grosseiras formam-se em temperaturas altas para este tipo de transformação, por exemplo numa temperatura imediatamente abaixo da temperatura eutetóide. Nessas temperaturas, são produzidas camadas relativamente espessas, tanto da fase ferrita como da fase cementita (
). Essa microestrutura é denominada perlita grosseira. A formação de lamelas grossas ocorre porque em temperaturas altas (a temperatura eutetóide), as taxas de difusão são muito altas, de tal modo que os átomos de carbono se difundem ao longo de distâncias relativamente longas. Com a redução da temperatura, a taxa de difusão do carbono diminui, e as camadas se tornam progressivamente mais finas. A estrutura com camadas finas que é produzida na vizinhança de 540°C é denominada perlita fina (1). A taxa de transformação é descrita qualitativamente na Figura 15.q. Na verdade, a perlita é transformada em uma liga ferro (Fe)-carbono (C) de composição eutetóide somente acima de aproximadamente 540°C. A Figura 16.x apresenta fotomicrografias de amostras de perlita grosseira e fina.
Resfriando a austenita até a faixa de temperaturas entre 200 e 540°C, a cementita crescerá na forma de agulhas extremamente finas, ao invés de camadas. A estrutura em forma de agulhas é chamada bainita (Figura 16.y). A fase ferrita na bainita é, em geral, altamente deformada. A deformação advém das alterações volumétricas provocadas pela transformação e no excesso de carbono preso nos interstícios atômicos, devido ao rápido resfriamento até baixas temperaturas. Para temperaturas entre aproximadamente 300 e 540°C, a bainita se forma como uma série de tiras paralelas ou agulhas de ferrita, separadas por partículas alongadas da fase cementita. Denomina-se tal estrutura como bainita superior . Entre 200 e 300°C, a fase ferrita forma placas finas com partículas delgadas de cementita, formando-se no interior dessas placas de ferrita. Essa estrutura é chamada de bainita inferior (1).
As transformações perlítica e bainítica são concorrentes, ou seja, se uma fração da liga se transformar em perlita ou bainita, a transformação no outro microconstituinte (perlita ou bainita) só é possível se for feito um reaquecimento na faixa da temperatura austenítica (2).
Figura 16.x – Fotomicrografias de amostras de Perlita.
Figura 16.y – Fotomicrografias de amostras de Bainita.