Lista 1 2 e 3 gabarito

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Lista 1 2 e 3 gabarito

  1. 1. S.J. dos Campos - DutraS.J. dos Campos - Dutra Uma introdução dos materiaisUma introdução dos materiais aplicadosaplicados Prof. Dr. Fernando Cruz BarbieriProf. Dr. Fernando Cruz Barbieri UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA Exercícios de Ciência dosExercícios de Ciência dos MateriaisMateriais
  2. 2. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA B1B1 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios
  3. 3. 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que serve e dê alguns exemplos?serve e dê alguns exemplos?
  4. 4. 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA aa bb cc dd ee Ponto a = Fase solidaPonto a = Fase solida αα 100%100% αα Ponto b = Fase solidaPonto b = Fase solida αα 100%100% αα Ponto c = misturaPonto c = mistura αα + L r. alavanca+ L r. alavanca PPαα == CCLL – C– Coo x 100% = 50 – 40 x 100x 100% = 50 – 40 x 100 CCLL – C– Cαα 50 - 3050 - 30 PPαα = 50%= 50% αα PPLL = 50 % L= 50 % L Ponto d = Fase LiquidaPonto d = Fase Liquida αα 100% L100% L Ponto e = Fase LíquidaPonto e = Fase Líquida αα 100% L100% L
  5. 5. 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto,2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que serve e dê alguns exemplos?para que serve e dê alguns exemplos? Os diagramas de fases (também chamados de diagrama de equilíbrio) relacionamOs diagramas de fases (também chamados de diagrama de equilíbrio) relacionam temperatura, composição química e quantidade das fases em equilíbrio.temperatura, composição química e quantidade das fases em equilíbrio. •Um diagrama de fases é um “mapa” que mostra quais fases são as mais estáveisUm diagrama de fases é um “mapa” que mostra quais fases são as mais estáveis nas diferentes composições, temperaturas e pressões.nas diferentes composições, temperaturas e pressões. •• A microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagramaA microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagrama de fases.de fases. •• Existe uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as suasExiste uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as suas microestruturas.microestruturas.
  6. 6. 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3)3) Uma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobreUma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobre é aquecida nas temperaturas 600, 800 e 1100é aquecida nas temperaturas 600, 800 e 110000 C. Determine as fases presentes e suasC. Determine as fases presentes e suas proporções, como mostra a figura abaixo.proporções, como mostra a figura abaixo.
  7. 7. 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 600 = mistura600 = mistura αα ++ ββ alavancaalavanca PPαα == CCββ – C– Coo x 100% =x 100% = CC ββ – C– Cαα PPαα == 98 – 10 x 100% = 93,6%98 – 10 x 100% = 93,6% 98 – 498 – 4 PPββ = 6,4 %= 6,4 % ββ 800 = mistura800 = mistura αα + L alavanca+ L alavanca PPαα == CCLL – C– Coo x 100% =x 100% = CC LL – C– Cαα PPαα == 25 – 10 x 100% = 88,3%25 – 10 x 100% = 88,3% 25 – 825 – 8 PPLL = 11,7 % L= 11,7 % L 110 = Fase Líquida110 = Fase Líquida αα 100% L100% L
  8. 8. 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 4 ) Para uma liga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 1504 ) Para uma liga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 15000 C ,C , a) quais as fases presentes,a) quais as fases presentes, b) qual a proporção de cada fase.b) qual a proporção de cada fase. misturamistura αα ++ ββ alavancaalavanca CC αα = 10% Sn= 10% Sn CC00 == 40%Sn40%Sn CC ββ = 98 %Sn= 98 %Sn PPαα == CCββ – C– Coo x 100% =x 100% = CC ββ – C– Cαα PPαα == 98 – 40 x 100% = 65,9%98 – 40 x 100% = 65,9% 98 – 1098 – 10 PPββ = 34,1 %= 34,1 % ββ
  9. 9. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 5) Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg5) Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg de alumínio.de alumínio. Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: 650Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: 65000 C,C, 53053000 C, 420C, 42000 C, 310C, 31000 C e 200C e 20000 C, conforme mostra figura abaixo?C, conforme mostra figura abaixo? 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios
  10. 10. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 65065000 C (a)C (a) 53053000 C (b)C (b) 42042000 C (c)C (c) 31031000 C (d)C (d) 20020000 C (e)C (e) 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios
  11. 11. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1) Faça uma analise das fases presentes na liga chumbo-estanho, solidificadas em condições de equilíbrio, nos seguintes ponto do diagrama, como mostra a figura abaixo: pede-se: a) composição eutética b) temperatura eutética c) reação eutética d) as fases e as proporções dessas fases presentes no ponto c e) as fases e as proporções dessas fases presentes no ponto e
  12. 12. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA
  13. 13. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2) Para a liga composta por Fe-C, como mostra a figura abaixo, determine: a)a liga eutética e eutetóide b) a temperatura eutética e eutetóide c) a reação eutética e eutetóide d) Mostre no gráfico as regiões: eutetóides/eutéticas hipoeutetóides/hipoeutéticas hipereutetóides/hipereutéticas
  14. 14. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA d)d) a)a) Eutética = 4,3%C Eutetóide = ,76%CEutética = 4,3%C Eutetóide = ,76%C b)b) TTeutéticaeutética = 1148= 114800 C TC TEutetóideEutetóide = 727= 72700 CC c)c) Reação eutéticaReação eutética L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C) Reação eutetóideReação eutetóide γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7%)γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7%)
  15. 15. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA a.) Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características.a.) Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características. b.) Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético?b.) Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético? c.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbonoc.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbono encontra-se na estrutura cristalina do ferro?encontra-se na estrutura cristalina do ferro? d.) A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique.d.) A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique. e.) Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono?e.) Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono? f.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nosf.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nos aços de acordo com o teor de carbono?aços de acordo com o teor de carbono? g.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a queg.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a que temperatura ocorre?temperatura ocorre? h.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutéticah.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutética e eutetóide.e eutetóide. i.) Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides?i.) Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides? j.) Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides?j.) Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides? k.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, sek.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases. l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita e da cementita na perlita.∝l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita e da cementita na perlita.∝ 3) Responda as questões abaixo3) Responda as questões abaixo
  16. 16. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA a.)a.) Ferro α (ferrita) - possui a estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) e é o estado em que encontramos o ferro a temperatura ambiente (até 910o C). O ferro α pode ou não ser magnético (magnético abaixo de 768 o C, que é o ponto Curie). Possui uma baixa dureza. Ferro γ (austenita) - possui a estrutura cúbica de face centrada (CFC) e é encontrada a uma temperatura entre 910o C e 1390o C. Possui boa resistência mecânica e apreciável tenacidade além de não ser magnética. Ferro δ - possui a estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) e é encontrada a uma temperatura entre 1390o C e 1534 o C.   b.)b.) Ferrita   estrutura CCC(cúbica de corpo centrado), magnética ate 768°Cɑ c.)c.) O carbono forma uma solução sólida intersticial com o ferro, isto é, os átomos de carbono se colocam nos interstícios da estrutura cristalina do ferro. d.)d.) A máxima solubilidade no ferro α é 0,025% A máxima solubilidade no ferro γ é 2% (valor teórico) Os interstícios variam de tamanho de acordo com a estrutura, isto é, os interstícios da estrutura CCC são menores do que os da estrutura CFC. Exemplo, no caso da liga ferro-carbono os raios máximos do interstícios no ferro corresponde a 0,36 ângstrons para a estrutura CCC, e 0,52 ângstrons para a estrutura CFC.
  17. 17. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA e.)e.) Aço=Aço= 0,008 até 2,06% de Carbono0,008 até 2,06% de Carbono f.)f.) A presença de átomos de impureza causa deformações na rede cristalina do solvente restringindo o movimento das discordâncias e assim alterando as propriedades dos aços. De acordo com o teor de carbono no aço as propriedades do aço melhoram. Existem aços de baixo , médio e alto teor de carbono Baixo carbono: possui baixa resistência e dureza e alta tenacidade e ductilidade. É usinável e soldável, além de apresentar baixo custo de produção. Geralmente, este tipo de aço não é tratado termicamente. Médio carbono: possui maior resistência e dureza e menor tenacidade e ductilidade do que o baixo carbono. Apresentam quantidade de carbono suficiente para receber tratamento térmico de têmpera e revenimento, embora o tratamento, para ser efetivo, exija taxas de resfriamento elevadas e em seções finas. Alto carbono: é o de maior resistência e dureza. Porém, apresentam menor ductilidade entre os aços carbono. Geralmente, são utilizados temperados ou revenidos, possuindo propriedades de manutenção de um bom fio de corte.
  18. 18. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA g.)g.) aproximadamente 2,1 %C da fase austenitica a 11480 C h.)h.) Reação eutética A 1148°C ocorre a reação L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C) Reação eutetóide A 727°C ocorre a reação γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7% C) i.)i.) A diferença esta na percentagem de carbono presente no aço, de 0,008 a 0,76٪ de carbono o aço e hipoeutetoide acima de 0,76 ate 2,14٪ de carbono o aço e hipereutetoide. j.)j.) Eutetoide –perlita Hipo – ferrita(macia e dutil), cementita(dura e frágil) Hiper –ferrita proeutetoide + perlita.
  19. 19. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA k.)k.) Ferrita- ductil, baixa resistência mecânica,macia. Cementita- dura e resistente. Perlita- alta resistência mecânica,dureza,baixa ductilidade. l.)l.) m.)m.) Ferrita. n.)n.) Cementita
  20. 20. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 4) Considere o diagrama Fe–C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 14004) Considere o diagrama Fe–C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 1400oo C, sendo aC, sendo a seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se:seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se: a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga?a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga? b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item (a)?b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item (a)? c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga?c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga? d) A 1148d) A 1148oo C, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas?C, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas? e) A 723e) A 723oo C, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?C, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?
  21. 21. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA a)a) 1300130000 CC β)β) γγ c)c) 1148114800 CC d)d) fases -> a austenita e fase líquida. composições -> de cada fase, e as respectivas proporções relativas calculadas pela regra da alavanca são dadas abaixo. Fase Composição (%C) Proporção relativa (%) Austenita 2,1 (4,3-3,0)/(4,3-2,1) = 0,5909 → 59,1% Líquida 4,3 (3,0-2,1)/(4,3-2,1) = 0,5909 → 40,9% e)e) Fases -> cementita e a ferrita (ligeiramente inferior à temperatura da reação eutetóide) Toda a ferrita está contida na perlita (microconstituinte eutetóide formado por uma mistura íntima de ferrita e cementita, originária da austenita, através de uma reação eutetóide). Apenas parte da cementita está contida no microconstituinte eutetóide. As proporções relativas de cementita e de ferrita podem ser calculadas pela regra da alavanca, como apresentado a seguir. Fase Composição (%C) Proporção relativa (%) ferrita 0,022 (6,7-3,0)/(6,70-0,022) = 0,541 5,4% cementita→ 6,70 (3,0-0,022)/(6,70-0,022) = 0,459 4,6%→ A proporção relativa da microestrutura perlítica, composta por ferrita e por cementita, pode se calculada pela regra da alavanca. Consideramos a microestrutura perlítica como sendo um constituinte, e fazemos o cálculo da regra da alavanca, como segue: Composição (%C) Proporção relativa (%) perlita 0,7 (6,7-3,0)/(6,70-0,7) = 0,6239 62,4% cementita (fora da→ perlita)
  22. 22. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA
  23. 23. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA Ferrita (α):   estrutura cúbica existente:____CCC_______ b) solubilidade máxima de carbono (teor %): _0,022% até temperatura de 727_0­­C c) propriedades mecânicas:____MOLE_________   Austenita (γ):   a)estrutura cúbica existente:____CFC__________ b) solubilidade máxima de carbono (teor %): _2,1_% até temperatura de _1148__0­­ C c) forma estável do ferro puro a temperatura entre _9120­­ C a _13940­­ C d) propriedades mecânicas:______BOAS_________   Ferrita (δ):   a)estrutura cúbica existente:____CCC___________ b) forma estável até a temperatura de _1534__0­­ C c)possui alguma aplicação tecnológica ::NAO Cementita (Fe3C):   a)forma-se quando o limite de solubilidade de carbono é__6,7%c_ b) forma estável até a temperatura de _1148_0­­ C c) propriedades mecânicas:_____FRAGIL__________   Perlita   a)quais as microestruturas que formam a perlita:__FERRITA__CEMENTITA___ b) as lamelas claras se refere a:__FERRITA e as lamelas escuras a ___CEMENTITA_ c) propriedades mecânicas:_______BOAS________
  24. 24. 2. Lista de Exercícios2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 6) Calcular a proporção de ferrita e perlita no ponto f desta liga hipoeutetóide. Admitir sendo C0 = 0,35 % C. OBS: utilize as informações da folha anexa para se efetuar os cálculos.
  25. 25. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA B2B2 1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios
  26. 26. 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo:ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo: a) as seguintes microestruturas nas curvas A, B, C e D;a) as seguintes microestruturas nas curvas A, B, C e D; b) quais tratamentos térmicos referem-se as curvas A,B,C e D.b) quais tratamentos térmicos referem-se as curvas A,B,C e D. a)a) EstruturaEstrutura a)a) MartensitaMartensita b)b) Martensita +Martensita + bainitabainita c)c) Martensita +Martensita + bainita+perlitabainita+perlita +ferrita+ferrita d)d) Perlita+Perlita+ ferritaferrita b)b) TratamentoTratamento a)Temperaa)Tempera b) Temperab) Tempera c)Temperac)Tempera d) normalizaçãod) normalização
  27. 27. 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga2) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturasferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas formadas?formadas? MartensitaMartensita Perlita +Perlita + Bainita+Bainita+ MartensitaMartensita PerlitaPerlita
  28. 28. 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga3) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturasferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas formadas?formadas? MartensitaMartensita BainitaBainita Ferrita + PerlitaFerrita + Perlita + Bainita+ Bainita
  29. 29. 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido:4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido: a) objetivo (finalidade)a) objetivo (finalidade) b) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de resfriamentob) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de resfriamento c) Aplicaçõesc) Aplicações 5) Explique porque estes fatores influenciam as curvas do diagrama TTT?5) Explique porque estes fatores influenciam as curvas do diagrama TTT? composição química ( teor de carbono e elemento de liga)composição química ( teor de carbono e elemento de liga) tamanho do grão austeníticotamanho do grão austenítico 6) Explique como a6) Explique como a martensitamartensita da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido ada liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido a partir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída dopartir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída do carbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpocarbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpo centrado.centrado. Teoria, tirar a apostilaTeoria, tirar a apostila Teoria, tirar a apostilaTeoria, tirar a apostila Teoria, tirar a apostilaTeoria, tirar a apostila
  30. 30. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 7) Usando o diagrama de7) Usando o diagrama de transformação tempo-temperaturatransformação tempo-temperatura para umapara uma liga de ferro-carbonoliga de ferro-carbono com composiçãocom composição eutetóideeutetóide, especifique a, especifique a natureza da microestrutura finalnatureza da microestrutura final (em termos de(em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintesmicroconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontratratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 800inicialmente a uma temperatura de 80000 C e que ela tenha sido mantida a essa temperaturaC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica. a) Resfriamento rápido até 300a) Resfriamento rápido até 30000 C de 1s, manutenção dessa temperatura por 10C de 1s, manutenção dessa temperatura por 1033 ss (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 10(isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 1044 s até temperatura ambiente.s até temperatura ambiente. b) Resfriamento rápido até 680b) Resfriamento rápido até 68000 C, manutenção dessa temperatura por 10C, manutenção dessa temperatura por 1044 s (isotérmico),s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 10seguido por um resfriamento lento por 1055 s até temperatura ambiente.s até temperatura ambiente. c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 10c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 1055 s.s. 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios
  31. 31. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA aa bb cc a 50% bainitaa 50% bainita b 100%b 100% perlita grossaperlita grossa c) 100%c) 100% perlita grossaperlita grossa 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios
  32. 32. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 8) Usando o diagrama de8) Usando o diagrama de transformação tempo-temperaturatransformação tempo-temperatura para umapara uma liga de ferro-carbonoliga de ferro-carbono com composiçãocom composição eutetóideeutetóide, especifique a, especifique a natureza da microestrutura finalnatureza da microestrutura final (em termos(em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aosde microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra seseguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 800encontra inicialmente a uma temperatura de 80000 C e que ela tenha sido mantida a essaC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogêneatemperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.temperatura austenítica. a)a) Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente.Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente. b) Resfriamento rápido até 575b) Resfriamento rápido até 57500 C, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamentoC, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamento lento até 200lento até 20000 C.C. c) Resfriamento rápido até 400c) Resfriamento rápido até 40000 C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s,C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s, resfriamento rápido até 10resfriamento rápido até 1022 s até temperatura ambiente.s até temperatura ambiente. d) Resfriamento rápido até 300d) Resfriamento rápido até 30000 C, manutenção dessa temperatura por 10C, manutenção dessa temperatura por 1044 s, resfriamentos, resfriamento lento até 10lento até 1055 segundos.segundos. 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios
  33. 33. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA aa cc dd bb a 90% martensitaa 90% martensita b 100% perlita finab 100% perlita fina c 25% bainita superior+c 25% bainita superior+ 90% martensita90% martensita d 100% bainita inferiord 100% bainita inferior 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios
  34. 34. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 9)9) Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono comUsando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono com composição hipereutetóide de 1,13%C , especifique a natureza da microestrutura final (emcomposição hipereutetóide de 1,13%C , especifique a natureza da microestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aostermos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra seseguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 860encontra inicialmente a uma temperatura de 86000 C e que ela tenha sido mantida a essaC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperaturatemperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.austenítica. a) Cementita + perlita grossaa) Cementita + perlita grossa b) Martensita 90%b) Martensita 90% c) 50% Perlita fina + 100% bainita inferiorc) 50% Perlita fina + 100% bainita inferior 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios
  35. 35. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA bb cc aa 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios a Resfriamento lento continuo atéa Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 10temperatura ambiente por 1066 s.s. b Resfriamento rápido continuo porb Resfriamento rápido continuo por 0,4s até temperatura ambiente.0,4s até temperatura ambiente. c Resfriamento rápido até 543c Resfriamento rápido até 54300 CC por 0,1s, manutenção dessapor 0,1s, manutenção dessa temperatura por 1s, resfriamentotemperatura por 1s, resfriamento rápido até 290rápido até 29000 C, manutençãoC, manutenção dessa temperatura por 10dessa temperatura por 1044 s es e resfriamento por 10resfriamento por 1055 s atés até temperatura ambiente.temperatura ambiente.
  36. 36. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 10)10) Coloque os aços abaixo por ordem decrescente de resistência:Coloque os aços abaixo por ordem decrescente de resistência: -0.3wt%C esferoidita-0.3wt%C esferoidita -0.3wt%C perlita grosseira-0.3wt%C perlita grosseira -0.6wt%C perlita fina-0.6wt%C perlita fina -0.6wt%C perlita grosseira-0.6wt%C perlita grosseira -0.6wt%C bainita-0.6wt%C bainita -0.9wt%C martensita-0.9wt%C martensita -1.1wt%C martensita........-1.1wt%C martensita........ RespostaResposta 1.1wt%C martensita1.1wt%C martensita 0.9wt%Cmartensita0.9wt%Cmartensita 0.6wt%C bainita0.6wt%C bainita 0.6wt%C perlita fina0.6wt%C perlita fina 0.6wt%C perlita grosseira0.6wt%C perlita grosseira 0.3wt%C perlita grosseira0.3wt%C perlita grosseira 0.3wt%C esferoidita0.3wt%C esferoidita 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios
  37. 37. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 11) Peças de um aço com 0,77% C (eutectóide) são aquecidas durante 1 hora a 850 °C e depois11) Peças de um aço com 0,77% C (eutectóide) são aquecidas durante 1 hora a 850 °C e depois são submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT-TI dasão submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT-TI da figura determine a microestrutura das peças após cada tratamento.figura determine a microestrutura das peças após cada tratamento. a) Têmpera em água até à temperatura ambientea) Têmpera em água até à temperatura ambiente b) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, seguida deb) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de arrefecimento em água.arrefecimento em água. c) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, seguida dec) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, seguida de arrefecimento em água.arrefecimento em água. d) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, seguida ded) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, seguida de arrefecimento em água.arrefecimento em água. e) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, seguida dee) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, seguida de arrefecimento em água.arrefecimento em água. f) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida def) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de arrefecimento em água.arrefecimento em água. 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios
  38. 38. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA aa ee bb dd cc ff 3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios a 90% martersitaa 90% martersita b 100% perlita grossab 100% perlita grossa c 100% perlita finac 100% perlita fina d 100% bainita superiord 100% bainita superior e 50% bainita inferior +e 50% bainita inferior + martensitamartensita f 100% bainita inferiorf 100% bainita inferior
  39. 39. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 12.) Responda a) - A formação da martensita depende do tempo? b) - Por que a martensita não aparece no diagrama de equilíbrio Fe-C? c) - A martensita é mais facilmente obtida num aço hipo ou hipereutetóide? d) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases. e) Diferencie as propriedades da martensita e da martensita revenida, dizendo como podem ser obtidas. f) Qual o microconstituinte mais mole dos aços? g) Qual o microconstituinte mais duro dos aços? h) Quais são os principais fatores que modificam a posição das curvas TTT? i) Alto teor de carbono favorece ou dificulta a formação da martensita? E da perlita? j) Tamanho de grão grande favorece ou dificulta a formação da martensita? E da perlita? Justifique. k) Quais o efeito dos elementos de liga na formação da martensita e da perlita? l) É possível obter um aço com estrutura austenítica a temperatura ambiente? m) É possível obter um aço com estrutura martensítica por resfriamento lento? n) A transformação martensítica nos aços ocorre com aumento ou diminuição de volume? Qual o efeito disso no material?
  40. 40. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 12.) Responda a)Como a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente (independente do tempo, por isso na curva TTT a mesma corresponde a uma reta) b) Tem estrutura tetragonal cúbica. Assim, é uma fase metaestável, por isso não aparece no diagrama. c) Quanto o maior teor de carbono em um aço, maior a probabilidade de formar a martensita, portanto aço hipereutetóide forma mais facilmente as matensita. d) Ferrita- ductil, baixa resistência mecânica,macia. Austenita- media resistência mecânica, media dureza, media ductilidade. Cementita- dura e resistente. Perlita- alta resistência mecânica,dureza,baixa ductilidade. e) Martensita: É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por difusão); microestrutura em forma de agulhas; é dura e frágil (dureza: 63-67 Rc); tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase metaestável, por isso não aparece no diagrama). Na martensita todo o carbono permanece intersticial, formando uma solução sólida de ferro supersaturada com carbono, que é capaz transformar-se em outras estruturas, por difusão, quando aquecida. É obtida quando se resfria aço austenítico rapidamente até a temperatura ambiente. Martensita revenida: É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita). Neste processo, a dureza cai; os carbonetos precipitam e formam de agulhas escuras
  41. 41. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 12.) Responda f) Ferrita g) No equilibrio a cementita e fora do equilíbrio a martensita h) Composição química; tamanho de grão da austenita; homogeneidade da austenita. i) Quanto menor o teor de carbono (abaixo do eutetóide) mais difícil de obter estrutura martensítica. A percentagem de perlita será tanto menor quanto menor for o teor de carbono, anulando-se quanto este cair abaixo de 0.020%. j) Quanto maior os tamanhos de grão mais para a direita deslocam-se as curvas TTT, e o tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma inicia-se no contorno de grão. Então, tamanho de grão grande favorece a formação da martensita k) Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as reações. Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) deslocam as curvas para a direita, retardando as transformações. Facilitam a formação da martensita. Como conseqüência: em determinados aços pode-se obter martensita mesmo com resfriamento lento
  42. 42. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 12.) Responda l) No aço AISI 1321 cementado, as linhas Mi e Mf são abaixadas. Neste aço a formação da martensita não se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente. m) Sim. Use as curvas TTT para um aço eutetóide para especificar o microconstituinte através de um resfriamento isotermico. Assuma que o resfriamento inicia-se a 7600 C. Resfriado rapidamente até 3000 C, permanecendo por 20 segundos e então resfriado rapidamente em água, forma-se a Martensita. n) Ocorre aumento de volume por causa da transformação de ordem estrutural no retículo cristalino do aço ( de austenita  para martensita)  e porque a martensita ocupa maior volume, ocorre  uma conseqüentemente variação nas dimensões da peça, conhecida genericamente por distorção.

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