Lista 1 2 e 3 gabarito

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  • S.J. dos Campos - DutraUma introduo dos materiais aplicadosProf. Dr. Fernando Cruz BarbieriExerccios de Cincia dos Materiais

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  • B11. Lista de Exerccios

  • 1. Lista de Exerccios2) Explique com suas prprias palavras o que so digrama de fases de um composto, para que serve e d alguns exemplos?

  • 1. Lista de Exercciosabcde

    Ponto a = Fase solida 100%

    Ponto b = Fase solida 100%

    Ponto c = mistura + L r. alavanca

    P = CL Co x 100% = 50 40 x 100 CL C 50 - 30

    P = 50% PL = 50 % L

    Ponto d = Fase Liquida 100% L

    Ponto e = Fase Lquida 100% L

  • 1. Lista de Exerccios2) Explique com suas prprias palavras o que so digrama de fases de um composto, para que serve e d alguns exemplos?

    Os diagramas de fases (tambm chamados de diagrama de equilbrio) relacionam temperatura, composio qumica e quantidade das fases em equilbrio.Um diagrama de fases um mapa que mostra quais fases so as mais estveis nas diferentes composies, temperaturas e presses.

    A microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagrama de fases. Existe uma relao direta entre as propriedades dos materiais e as suas microestruturas.

  • 1. Lista de ExercciosUma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobre

    aquecida nas temperaturas 600, 800 e 11000C. Determine as fases presentes e suas propores, como mostra a figura abaixo.

  • 1. Lista de Exerccios

    600 = mistura + alavanca

    P = C Co x 100% = C CP = 98 10 x 100% = 93,6% 98 4

    P = 6,4 %

    800 = mistura + L alavanca

    P = CL Co x 100% = C L C

    P = 25 10 x 100% = 88,3% 25 8

    PL = 11,7 % L

    110 = Fase Lquida 100% L

  • 1. Lista de Exerccios4 ) Para uma liga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 1500C , a) quais as fases presentes, b) qual a proporo de cada fase.

    mistura + alavanca

    C = 10% Sn

    C0 = 40%Sn

    C = 98 %Sn

    P = C Co x 100% = C C

    P = 98 40 x 100% = 65,9% 98 10

    P = 34,1 %

  • 5) Uma liga tpica para componentes de aeronaves contm 92kg de magnsio e 8 kg de alumnio. Quais so fases presentes e as propores dessas fases a: 6500C, 5300C, 4200C, 3100C e 2000C, conforme mostra figura abaixo?1. Lista de Exerccios

  • 6500C (a)

    5300C (b)

    4200C (c)

    3100C (d)

    2000C (e)

    1. Lista de Exerccios

  • 2. Lista de Exerccios 1) Faa uma analise das fases presentes na liga chumbo-estanho, solidificadas em condies de equilbrio, nos seguintes ponto do diagrama, como mostra a figura abaixo:pede-se: a) composio euttica b) temperatura euttica c) reao euttica d) as fases e as propores dessas fases presentes no ponto c e) as fases e as propores dessas fases presentes no ponto e

  • 2. Lista de Exerccios

  • 2. Lista de Exerccios2) Para a liga composta por Fe-C, como mostra a figura abaixo, determine:)a liga euttica e eutetide) a temperatura euttica e eutetide) a reao euttica e eutetide

    d) Mostre no grfico as regies: eutetides/eutticas hipoeutetides/hipoeutticas hipereutetides/hipereutticas

  • 2. Lista de Exercciosd)Euttica = 4,3%C Eutetide = ,76%C Teuttica = 11480C TEutetide = 7270C

    Reao euttica L (4.3% C) (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)

    Reao eutetide (0.77% C) (0.022% C) + Fe3C (6.7%)

  • 2. Lista de Exercciosa.) Cite as principais formas alotrpicas do ferro e suas principais caractersticas.b.) Qual a estrutura do ferro que magntica? At que temperatura o ferro magntico?c.) Aos so as principais ligas de Fe-C de ampla aplicao na engenharia. Como o carbono encontra-se na estrutura cristalina do ferro?d.) A solubilidade do carbono maior na ferrita ou na austenita? Explique.e.) Qual a composio dos aos quanto ao teor de carbono?f.) Como variam as propriedades mecnicas dos aos, como resistncia, dureza e ductilidade, nos aos de acordo com o teor de carbono?g.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade mxima do carbono nos aos e a que temperatura ocorre?h.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composies das reaes euttica e eutetide.i.) Qual a diferena entre aos hipoeutetides e hipereutetides?j.) Como so as microestruturas caractersticas dos aos eutetides, hipo e hiper eutetides?k.) Quais so as principais fases que podem estar presentes nos aos a temperatura ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecnicas dessas fases.l.) Use a regra das alavancas para determinar a frao da ferrita e da cementita na perlita.3) Responda as questes abaixo

  • 2. Lista de Exercciosa.) Ferro (ferrita) - possui a estrutura cbica de corpo centrado (CCC) e o estado em que encontramos o ferro a temperatura ambiente (at 910oC). O ferro pode ou no ser magntico (magntico abaixo de 768 oC, que o ponto Curie). Possui uma baixa dureza.Ferro (austenita) - possui a estrutura cbica de face centrada (CFC) e encontrada a uma temperatura entre 910oC e 1390oC. Possui boa resistncia mecnica e aprecivel tenacidade alm de no ser magntica.Ferro - possui a estrutura cbica de corpo centrado (CCC) e encontrada a uma temperatura entre 1390oC e 1534 oC.b.) Ferritaestrutura CCC(cbica de corpo centrado), magntica ate 768C

    c.) O carbono forma uma soluo slida intersticial com o ferro, isto , os tomos de carbono se colocam nos interstcios da estrutura cristalina do ferro.

    d.) A mxima solubilidade no ferro 0,025% A mxima solubilidade no ferro 2% (valor terico)

    Os interstcios variam de tamanho de acordo com a estrutura, isto , os interstcios da estrutura CCC so menores do que os da estrutura CFC.

    Exemplo, no caso da liga ferro-carbono os raios mximos do interstcios no ferro corresponde a 0,36 ngstrons para a estrutura CCC, e 0,52 ngstrons para a estrutura CFC.

  • 2. Lista de Exercciose.) Ao= 0,008 at 2,06% de Carbono

    f.) A presena de tomos de impureza causa deformaes na rede cristalina do solvente restringindo o movimento das discordncias e assim alterando as propriedades dos aos.

    De acordo com o teor de carbono no ao as propriedades do ao melhoram.

    Existem aos de baixo , mdio e alto teor de carbono

    Baixo carbono: possui baixa resistncia e dureza e alta tenacidade e ductilidade. usinvel e soldvel, alm de apresentar baixo custo de produo. Geralmente, este tipo de ao no tratado termicamente.

    Mdio carbono: possui maior resistncia e dureza e menor tenacidade e ductilidade do que o baixo carbono. Apresentam quantidade de carbono suficiente para receber tratamento trmico de tmpera e revenimento, embora o tratamento, para ser efetivo, exija taxas de resfriamento elevadas e em sees finas. Alto carbono: o de maior resistncia e dureza. Porm, apresentam menor ductilidade entre os aos carbono. Geralmente, so utilizados temperados ou revenidos, possuindopropriedades de manuteno de um bom fio de corte.

  • 2. Lista de Exercciosg.) aproximadamente 2,1 %C da fase austenitica a 11480C

    h.) Reao eutticaA 1148C ocorre a reao L (4.3% C) (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)

    Reao eutetideA 727C ocorre a reao (0.77% C) (0.022% C) + Fe3C (6.7% C)

    i.) A diferena esta na percentagem de carbono presente no ao, de 0,008 a 0,76de carbono o ao e hipoeutetoide acima de 0,76 ate 2,14de carbono o ao e hipereutetoide.

    j.) Eutetoide perlita Hipo ferrita(macia e dutil), cementita(dura e frgil) Hiper ferrita proeutetoide + perlita.

  • 2. Lista de Exercciosk.) Ferrita- ductil, baixa resistncia mecnica,macia.Cementita- dura e resistente.Perlita- alta resistncia mecnica,dureza,baixa ductilidade.

    l.)

    m.) Ferrita.

    n.) Cementita

  • 2. Lista de Exerccios4) Considere o diagrama FeC dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mssica) fundida a 1400oC, sendo a seguir resfriada lentamente, em condies que podem ser consideradas como sendo de equilbrio. Pergunta-se:a) Qual a temperatura de incio de solidificao dessa liga?b) Qual a primeira fase slida que se solidifica temperatura definida no item (a)?c) Qual a temperatura na qual termina a solidificao dessa liga?d) A 1148oC, quais so as fases presentes, as suas composies e as suas propores relativas?e) A 723oC, quais so os constituintes dessa liga, as suas composies e as suas propores relativas?

  • 2. Lista de Exerccios13000C11480C

    fases -> a austenita e fase lquida.

    composies -> de cada fase, e as respectivas propores relativas calculadas pela regra da alavanca so dadas abaixo. Fase Composio (%C) Proporo relativa (%)Austenita 2,1 (4,3-3,0)/(4,3-2,1) = 0,5909 59,1% Lquida 4,3 (3,0-2,1)/(4,3-2,1) = 0,5909 40,9%

    e) Fases -> cementita e a ferrita (ligeiramente inferior temperatura da reao eutetide)

    Toda a ferrita est contida na perlita (microconstituinte eutetide formado por uma mistura ntima de ferrita e cementita, originria da austenita, atravs de uma reao eutetide).

    Apenas parte da cementita est contida no microconstituinte eutetide.

    As propores relativas de cementita e de ferrita podem ser calculadas pela regra da alavanca, como apresentado a seguir.Fase Composio (%C) Proporo 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 proporo relativa da microestrutura perltica, composta por ferrita e por cementita, pode se calculada pela regra da alavanca. Consideramos a microestrutura perltica como sendo um constituinte, e fazemos o clculo da regra da alavanca, como segue:Composio (%C) Proporo relativ