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S.J. dos Campos - Dutra S.J. dos Campos - Dutra Uma introdução dos materiais Uma introdução dos materiais aplicados aplicados Prof. Dr. Fernando Cruz Prof. Dr. Fernando Cruz Barbieri Barbieri UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA Exercícios de Exercícios de Ciência dos Ciência dos Materiais Materiais

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UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA. Exercícios de Ciência dos Materiais. Uma introdução dos materiais aplicados. Prof. Dr. Fernando Cruz Barbieri. S.J. dos Campos - Dutra. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA. - PowerPoint PPT Presentation

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Uma introdução dos materiais Uma introdução dos materiais aplicadosaplicados

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B1B1

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2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um 2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que composto, para que serve e dê alguns exemplos?serve e dê alguns exemplos?

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aa bb cc dd ee

Ponto a = Fase solida Ponto a = Fase solida αα 100% 100% αα

Ponto b = Fase solida Ponto b = Fase solida αα 100% 100% αα

Ponto c = mistura Ponto c = mistura αα + L r. + L r. alavancaalavanca

PPαα = = CCLL – C – Coo x 100% = 50 – 40 x x 100% = 50 – 40 x 100100 CCLL – C – Cαα 50 - 3050 - 30

PPαα = 50% = 50% αα P PLL = 50 % L = 50 % L

Ponto d = Fase Liquida Ponto d = Fase Liquida αα 100% L 100% L

Ponto e = Fase Líquida Ponto e = Fase Líquida αα 100% L 100% L

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2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de 2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que serve e dê alguns exemplos?um composto, para que serve e dê alguns exemplos?

Os diagramas de fases (também chamados de diagrama de equilíbrio) Os diagramas de fases (também chamados de diagrama de equilíbrio) relacionam 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 Um diagrama de fases é um “mapa” que mostra quais fases são as mais estáveis nas diferentes composições, temperaturas e pressões.mais estáveis nas diferentes composições, temperaturas e pressões.• • A microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com A microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagrama de fases.o diagrama de fases.• • Existe uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as Existe uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as suas microestruturas.suas microestruturas.

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3)3) Uma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobre Uma 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 110000C. Determine as fases presentes e suasC. Determine as fases presentes e suas proporções, como mostra a figura abaixo.proporções, como mostra a figura abaixo.

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600 = mistura 600 = mistura αα + + ββ alavancaalavanca

PPαα = = CCββ – C – Coo x 100% = x 100% = CC β β – C – Cαα

PPαα = = 98 – 10 x 100% = 98 – 10 x 100% = 93,6%93,6% 98 – 498 – 4

PPββ = 6,4 % = 6,4 % ββ

800 = mistura 800 = mistura αα + L + L alavancaalavanca

PPαα = = CCLL – C – Coo x 100% = x 100% = CC LL – C – Cαα

PPαα = = 25 – 10 x 100% = 25 – 10 x 100% = 88,3%88,3% 25 – 825 – 8

PPL L = 11,7 % L= 11,7 % L

110 = Fase Líquida 110 = Fase Líquida αα 100% 100% LL

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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 15000C , 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.

mistura mistura αα + + ββ alavanca alavanca

CC α α = 10% Sn = 10% Sn

CC00 = = 40%Sn40%Sn

CC β β = 98 %Sn= 98 %Sn

PPαα = = CCββ – C – Coo x 100% = x 100% = CC β β – C – Cαα

PPαα = = 98 – 40 x 100% = 98 – 40 x 100% = 65,9%65,9% 98 – 1098 – 10

PPββ = 34,1 % = 34,1 % ββ

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5) Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de 5) Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg de alumínio. magnésio e 8 kg de alumínio. Quais são fases presentes e as proporções Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: 650dessas fases a: 65000C, 530C, 53000C, 420C, 42000C, 310C, 31000C e 200C e 20000C, conforme mostra C, conforme mostra figura abaixo?figura abaixo?

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65065000C (a)C (a)

53053000C (b)C (b)

42042000C (c)C (c)

31031000C (d) C (d)

20020000C (e)C (e)

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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

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2) Para a liga composta por Fe-C, como mostra a figura abaixo, determine:

a)a liga eutética e eutetóideb) a temperatura eutética e eutetóidec) a reação eutética e eutetóided) Mostre no gráfico as regiões: eutetóides/eutéticas

hipoeutetóides/hipoeutéticas hipereutetóides/hipereutéticas

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d)d)

a)a) Eutética = 4,3%C Eutetóide = ,76%CEutética = 4,3%C Eutetóide = ,76%Cb)b) TTeutética eutética = 1148 = 114800C TC TEutetóideEutetóide = 727 = 72700CCc)c) Reação eutética Reação 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%)

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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 b.) Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético?magnético?c.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o c.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbono encontra-se na estrutura cristalina do ferro?carbono 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 f.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nos aços de acordo com o teor de carbono?ductilidade, nos 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 g.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a que temperatura ocorre?que temperatura ocorre?h.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das h.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutética e eutetóide.reações eutética 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 j.) Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides?eutetóides?k.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura k.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.dessas fases.l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita ∝ e da cementita na l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita ∝ e da cementita na perlita.perlita.

3) Responda as questões abaixo3) Responda as questões abaixo

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a.)a.) Ferro (ferrita) - possui a estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) e é o estado em que encontramos o ferro a temperatura ambiente (até 910oC). O ferro pode ou não ser magnético (magnético abaixo de 768 oC, que é o ponto Curie). Possui uma baixa dureza.Ferro (austenita) - possui a estrutura cúbica de face centrada (CFC) e é encontrada a uma temperatura entre 910oC e 1390oC. Possui boa resistência mecânica e apreciável tenacidade além de não ser magnética.Ferro - possui a estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) e é encontrada a uma temperatura entre 1390oC e 1534 oC. b.) b.) Ferrita ɑ estrutura CCC(cúbica de corpo centrado), magnética ate 768°C

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 é 0,025% A máxima solubilidade no ferro 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.

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e.) e.) Aço=Aço= 0,008 até 2,06% de Carbono 0,008 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.

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g.) g.) aproximadamente 2,1 %C da fase austenitica a 11480C

h.) h.) Reação eutéticaA 1148°C ocorre a reação

L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)

Reação eutetóideA 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.

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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

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4) Considere o diagrama Fe–C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 4) Considere o diagrama Fe–C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 14001400ooC, sendo a seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como C, sendo a seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se: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 1148ooC, 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 723ooC, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções C, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?relativas?

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a)a) 1300130000CCb)b) c)c) 1148114800CCd)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)

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Ferrita (): estrutura cúbica existente:____CCC_______b) solubilidade máxima de carbono (teor %): _0,022% até temperatura de 727_0 C c) propriedades mecânicas:____MOLE_________  Austenita (): a)estrutura cúbica existente:____CFC__________b) solubilidade máxima de carbono (teor %): _2,1_% até temperatura de _1148__0 Cc) forma estável do ferro puro a temperatura entre _9120 C a _13940 C d) propriedades mecânicas:______BOAS_________  Ferrita (): 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________

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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.

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B2B2

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3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para 1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo:a liga 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 + bainita+ bainita

c)c) Martensita Martensita + + bainita+perlbainita+perlita+ferritaita+ferrita

d)d) Perlita+ Perlita+ ferritaferrita

b)b) TratamentoTratamentoa)Temperaa)Temperab) Temperab) Temperac)Temperac)Temperad) normalizaçãod) normalização

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3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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2) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para 2) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas formadas?microestruturas formadas?

MartensitaMartensita

Perlita + Perlita + Bainita+ Bainita+ MartensitaMartensita

PerlitaPerlita

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3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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3) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para 3) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas formadas?microestruturas formadas?

MartensitaMartensitaBainitaBainitaFerrita + Ferrita + Perlita + Perlita + BainitaBainita

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3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, 4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido:têmpera e revenido:

a) objetivo (finalidade)a) objetivo (finalidade)b) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de b) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de

resfriamentoresfriamentoc) 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 a 6) Explique como a martensitamartensita da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido a partir da temperatura de austenitização, relacionando com o rápido a partir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída do carbono de dentro da célula CFC (figura) para formar processo de saída do carbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpo centrado.uma célula tetragonal de corpo centrado.

Teoria, tirar a apostilaTeoria, tirar a apostila

Teoria, tirar a apostilaTeoria, tirar a apostila

Teoria, tirar a apostilaTeoria, tirar a apostila

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7) Usando o diagrama de 7) Usando o diagrama de transformação tempo-temperaturatransformação tempo-temperatura para uma para uma liga de liga de ferro-carbono com composição ferro-carbono com composição eutetóideeutetóide, especifique a , especifique a natureza da natureza da microestrutura finalmicroestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 800a uma temperatura de 80000C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.temperatura austenítica.

a) Resfriamento rápido até 300a) Resfriamento rápido até 30000C de 1s, manutenção dessa temperatura por C de 1s, manutenção dessa temperatura por 101033s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 10s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 1044s até temperatura s até temperatura ambiente.ambiente.

b) Resfriamento rápido até 680b) Resfriamento rápido até 68000C, manutenção dessa temperatura por 10C, manutenção dessa temperatura por 1044s s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 10(isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 1055s até temperatura s até temperatura ambiente.ambiente.

c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 10c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 1055s.s.

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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aa

bbcc

a 50% a 50% bainitabainita

b 100% b 100% perlita perlita grossagrossa

c) 100% c) 100% perlita perlita grossagrossa

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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8) Usando o diagrama de 8) Usando o diagrama de transformação tempo-temperaturatransformação tempo-temperatura para uma para uma liga de liga de ferro-carbono com composição ferro-carbono com composição eutetóideeutetóide, especifique a , especifique a natureza da natureza da microestrutura finalmicroestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 800inicialmente a uma temperatura de 80000C e que ela tenha sido mantida a C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.homogênea 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 57500C, manutenção dessa temperatura por 40s, C, manutenção dessa temperatura por 40s,

resfriamento lento até 200resfriamento lento até 20000C.C.c) Resfriamento rápido até 400c) Resfriamento rápido até 40000C até 1s, manutenção dessa temperatura por C até 1s, manutenção dessa temperatura por

12s, resfriamento rápido até 1012s, resfriamento rápido até 1022s até temperatura ambiente.s até temperatura ambiente.d) Resfriamento rápido até 300d) Resfriamento rápido até 30000C, manutenção dessa temperatura por 10C, manutenção dessa temperatura por 1044s, s,

resfriamento lento até 10resfriamento lento até 1055 segundos. segundos.

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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aacc

dd

bb

a 90% martensitaa 90% martensita

b 100% perlita finab 100% perlita fina

c 25% bainita c 25% bainita superior+ 90% superior+ 90% martensitamartensita

d 100% bainita d 100% bainita inferiorinferior

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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9) 9) Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono com composição hipereutetóide de 1,13%C , especifique a natureza da carbono com composição hipereutetóide de 1,13%C , especifique a natureza da microestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma microestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 860uma temperatura de 86000C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.austenítica.

a) Cementita + perlita grossaa) Cementita + perlita grossab) Martensita 90%b) Martensita 90%c) 50% Perlita fina + 100% bainita inferior c) 50% Perlita fina + 100% bainita inferior

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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bb cc

aa

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercíciosa Resfriamento lento continuo a Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente até temperatura ambiente por 10por 1066s.s.

b Resfriamento rápido b Resfriamento rápido continuo por 0,4s até continuo por 0,4s até temperatura ambiente.temperatura ambiente.

c Resfriamento rápido até c Resfriamento rápido até 54354300C por 0,1s, manutenção C por 0,1s, manutenção dessa temperatura por 1s, dessa temperatura por 1s, resfriamento rápido até resfriamento rápido até 29029000C, manutenção dessa C, manutenção dessa temperatura por 10temperatura por 1044s e s e resfriamento por 10resfriamento por 1055s até s até temperatura ambiente.temperatura ambiente.

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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........

Resposta Resposta 1.1wt%C martensita1.1wt%C martensita0.9wt%Cmartensita0.9wt%Cmartensita0.6wt%C bainita0.6wt%C bainita0.6wt%C perlita fina0.6wt%C perlita fina0.6wt%C perlita grosseira0.6wt%C perlita grosseira0.3wt%C perlita grosseira0.3wt%C perlita grosseira0.3wt%C esferoidita0.3wt%C esferoidita

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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11) Peças de um aço com 0,77% C (eutectóide) são aquecidas durante 1 hora a 850 11) 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. °C e depois são submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT-TI da figura determine a microestrutura das peças após cada Usando o diagrama TTT-TI da figura determine a microestrutura das peças após cada tratamento. tratamento.

a) Têmpera em água até à temperatura ambiente a) Têmpera em água até à temperatura ambiente b) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, b) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de arrefecimento em água. seguida de arrefecimento em água. c) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, c) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, seguida de arrefecimento em água. seguida de arrefecimento em água. d) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, d) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, seguida de arrefecimento em água. seguida de arrefecimento em água. e) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, e) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, seguida de arrefecimento em água. seguida de arrefecimento em água.

f) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, f) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de seguida de arrefecimento em água. arrefecimento em água.

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercícios

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aaee

bb

dd

cc

ff

3. Lista de Exercícios3. Lista de Exercíciosa 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

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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 podemser 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?

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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

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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

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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 7600C.Resfriado rapidamente até 3000C, 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.