Temperatura Ms de Início da Martensita (Andrews)
Calcula a temperatura Ms, o ponto em que a austenita começa a se transformar em martensita durante a têmpera, pela equação linear de Andrews: Ms(°C) = 539 − 423·C − 30,4·Mn − 17,7·Ni − 12,1·Cr − 7,5·Mo, com todos os teores em porcentagem em massa. Quase todo elemento dissolvido na austenita abaixa Ms — cobalto e alumínio são as exceções, e o sobem —, mas o carbono domina de longe: cada 0,1 % de carbono derruba Ms em 42 °C, quase 14 vezes o efeito do mesmo teor de manganês. Conhecer Ms define a temperatura do banho de martêmpera, indica se vai sobrar austenita retida à temperatura ambiente e prevê a severidade das tensões de têmpera, porque um Ms baixo faz a expansão da martensita acontecer tarde, com a peça já fria e rígida, e é aí que aparecem as trincas. A correlação é ajustada para aços de baixa liga, com carbono até cerca de 0,6 %, e a página recusa composições acima de 0,8 % de carbono, onde a extrapolação deixa de ter respaldo. Informe os teores de carbono, manganês, níquel, cromo e molibdênio.
Resultado
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Temperatura Ms do Aço pela Equação de Andrews
O ponto Ms não aparece no certificado do aço, mas manda em três decisões da têmpera: a temperatura do banho de martêmpera, que fica logo acima dele; a expectativa de austenita retida à temperatura ambiente; e o risco de trinca, porque um Ms baixo empurra a expansão da martensita para o fim do resfriamento, quando a peça já está fria e rígida e não consegue acomodar a deformação. Medir Ms pede dilatômetro. Estimar Ms pede apenas a composição química, que vem no certificado da corrida, e é o que esta calculadora faz.
A equação de Andrews é uma reta em cinco teores: Ms(°C) = 539 − 423·C − 30,4·Mn − 17,7·Ni − 12,1·Cr − 7,5·Mo, com tudo em porcentagem em massa. Cada coeficiente diz quantos graus o ponto Ms cai por 1 % daquele elemento dissolvido na austenita, e o carbono domina: 0,1 % de carbono derruba Ms em 42,3 °C, quase 14 vezes o efeito de 0,1 % de manganês. Com os valores padrão da página, a composição típica de um 4340 (0,40 C / 0,70 Mn / 1,80 Ni / 0,80 Cr / 0,25 Mo), a conta fica 539 − 169,20 − 21,28 − 31,86 − 9,68 − 1,88 = 305,1 °C. A correlação independente de Steven-Haynes, com outros coeficientes, devolve 298,8 °C para a mesma composição, e o Ms medido do 4340 é citado entre 285 e 300 °C.
A reta foi ajustada a aços de baixa liga com carbono até cerca de 0,6 %; a página aceita até 1,2 %, mas nessa faixa o Ms real cai menos que linearmente e a estimativa fica pessimista. Só conta o elemento dissolvido na austenita: cromo e molibdênio presos em carboneto não dissolvido, por austenitização curta ou fria, não abaixam Ms, e o número sai abaixo do real. Cobalto e alumínio, que sobem Ms, e o silício não têm campo nesta forma de cinco termos. Ficam fora do escopo os inoxidáveis austeníticos, o aço Hadfield, os maraging e os ferros fundidos. E Ms marca o início da transformação, não o fim: para saber quanto já transformou numa dada temperatura, o modelo é o de Koistinen-Marburger.
Perguntas frequentes
Por que não há campo para silício, cobalto ou alumínio?
Que temperatura usar no banho de martêmpera?
O resultado serve para aço inoxidável ou aço-ferramenta?
Ferramentas Relacionadas
Fração de Martensita (Koistinen-Marburger)
Calcula a fração de austenita já transformada em martensita quando a têmpera é interrompida a uma dada temperatura, pela equação de Koistinen-Marburger, f = 1 − e^(−0,011·(Ms − Tq)), com Ms a temperatura de início da martensita e Tq a temperatura em que a peça parou de resfriar. O resultado é a porcentagem de martensita formada — o que falta para 100 % permanece como austenita retida, macia, dimensionalmente instável e capaz de se transformar mais tarde em serviço, empenando a peça. Como o expoente é linear na diferença de temperatura, 63 °C abaixo de Ms já convertem metade da austenita, mas são precisos 209 °C para chegar a 90 % e o fim da transformação é assintótico, nunca exato — é exatamente por isso que peças de precisão recebem tratamento criogênico depois da têmpera. Informe a temperatura Ms do aço e a temperatura de parada da têmpera.
Diâmetro Ideal de Temperabilidade (ASTM A255)
Calcula o diâmetro ideal D_I de Grossmann pelo método de temperabilidade calculada da ASTM A255: parte do diâmetro base do carbono, D_I = 0,54·√(%C) polegadas para grão austenítico ASTM nº 7, e o multiplica pelos fatores de liga (1 + 3,3333·Mn)·(1 + 0,7·Si)·(1 + 2,16·Cr)·(1 + 0,363·Ni)·(1 + 3,0·Mo). O resultado, já convertido para milímetros, é o diâmetro da barra que ainda temperaria com 50 % de martensita no centro se o meio de resfriamento fosse ideal — ou seja, é o índice que ordena aços pela PROFUNDIDADE de endurecimento, e não pela dureza máxima, que depende praticamente só do carbono. Como os fatores são multiplicativos e não aditivos, 1 % de manganês sozinho já multiplica a temperabilidade por 4,33, enquanto o mesmo 1 % de níquel a aumenta em apenas 36 % — a ordem de potência é manganês, molibdênio, cromo, silício e níquel, e é ela que explica por que o níquel entra nos aços de construção mecânica pela tenacidade, não pela temperabilidade. Vale um aviso de leitura: o D_I é o diâmetro que temperaria num meio ideal, de severidade infinita — em óleo o diâmetro crítico real fica entre um terço e metade dele. O fator do manganês vale até 1,2 %, acima do qual a norma troca de expressão, e a página recusa a partir daí. Informe os teores de carbono, manganês, silício, cromo, níquel e molibdênio.
Temperatura de Pré-aquecimento
Estima a temperatura de pré-aquecimento para soldagem, Tp = 350·√(CE − 0,25), em função do carbono equivalente (CE) do aço. O pré-aquecimento reduz a velocidade de resfriamento, dando tempo para o hidrogênio escapar e evitando a formação de martensita frágil e trincas a frio na zona afetada pelo calor. Aços com CE alto exigem maior pré-aquecimento. Informe o carbono equivalente do aço.
Graus-Dia de Cultivo (GDD)
Calcula os graus-dia de desenvolvimento (GDD), GDD = (Tmáx + Tmín)/2 − Tbase, o acúmulo térmico diário acima da temperatura-base abaixo da qual a planta não cresce. Como o desenvolvimento das culturas é regido pela temperatura, somar os graus-dia prevê estágios fenológicos — florescimento, maturação, colheita — com mais precisão que o calendário. Também usado para pragas e insetos. Informe as temperaturas máxima e mínima do dia e a temperatura-base da cultura.
Índice de Temperatura e Umidade (ITU) para Bovinos
Calcula o índice de temperatura e umidade (ITU) usado para medir estresse térmico em bovinos, na forma métrica da fórmula do NRC de 1971, a partir da temperatura do ar e da umidade relativa. Abaixo de 72 o animal está em conforto; de 72 a 78 é alerta, de 79 a 88 é perigo e acima de 88 é emergência. Informe temperatura e umidade relativa.
Aporte Térmico (Soldagem)
Calcula o aporte térmico (heat input) de uma soldagem, H = (V·I·60)/(v·1000), em kJ/mm, a partir da tensão do arco (V), da corrente (I) e da velocidade de soldagem (v, em mm/min). É um dos parâmetros mais importantes da soldagem: controla a velocidade de resfriamento, a microestrutura, a dureza da zona afetada pelo calor e o risco de trincas. Aporte alto amolece e distorce; baixo endurece e fragiliza. Informe a tensão, a corrente e a velocidade de soldagem.
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