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S.J. dos Campos - Dutra Uma introdução dos materiais aplicados Prof. Dr. Fernando Cruz Barbieri UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO.

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

2 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAB1 1. Lista de Exercícios

3 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que serve e dê alguns exemplos?

4 1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAa b c d e Ponto a = Fase solida α 100% α Ponto b = Fase solida α 100% α Ponto c = mistura α + L r. alavanca P α = C L – C o x 100% = 50 – 40 x 100 C L – C α C L – C α P α = 50% α P L = 50 % L Ponto d = Fase Liquida α 100% L Ponto e = Fase Líquida α 100% L

5 1. 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 que serve e dê alguns exemplos? Os diagramas de fases (também chamados de diagrama de equilíbrio) relacionam temperatura, composição química e quantidade das fases em equilíbrio. Um diagrama de fases é um mapa que mostra quais fases são as mais estáveis nas diferentes composições, temperaturas e pressões. Um diagrama de fases é um mapa que mostra quais fases são as mais estáveis nas diferentes composições, temperaturas e pressões. A microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagrama de fases. A microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagrama de fases. Existe uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as suas microestruturas. Existe uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as suas microestruturas.

6 1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3)Uma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobre é aquecida nas temperaturas 600, 800 e C. Determine as fases presentes e suas proporções, como mostra a figura abaixo. proporções, como mostra a figura abaixo.

7 1. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 600 = mistura α + β alavanca P α = C β – C o x 100% = C β – C α C β – C α P α = 98 – 10 x 100% = 93,6% 98 – 4 98 – 4 P β = 6,4 % β 800 = mistura α + L alavanca P α = C L – C o x 100% = C L – C α C L – C α P α = 25 – 10 x 100% = 88,3% 25 – 8 25 – 8 P L = 11,7 % L 110 = Fase Líquida α 100% L

8 1. 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 C, a) quais as fases presentes, b) qual a proporção de cada fase. mistura α + β alavanca mistura α + β alavanca C α = 10% Sn C 0 = 40%Sn C β = 98 %Sn P α = C β – C o x 100% = C β – C α C β – C α P α = 98 – 40 x 100% = 65,9% 98 – – 10 P β = 34,1 % β

9 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 5) Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg de alumínio. Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: C, C, C, C e C, conforme mostra figura abaixo? 1. Lista de Exercícios

10 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA C (a) C (b) C (c) C (d) C (e) 1. Lista de Exercícios

11 2. 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 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA

13 2. 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 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAd) a)Eutética = 4,3%C Eutetóide =,76%C b) T eutética = C T Eutetóide = C c) c) Reação eutética L (4.3% C) γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C) Reação eutetóide γ (0.77% C) α (0.022% C) + Fe3C (6.7%)

15 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 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? c.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbono encontra-se na estrutura cristalina do ferro? d.) A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique. e.) Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono? f.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e 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 que temperatura ocorre? h.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutética e eutetóide. i.) Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides? 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, se 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. 3) Responda as questões abaixo

16 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 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 910 o C). O ferro pode ou não ser magnético (magnético abaixo de 768 o C, 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 910 o C e 1390 o C. 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 1390 o C e 1534 o C. 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.CCCCFC

17 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA e.) Aço= 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.

18 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAg.) aproximadamente 2,1 %C da fase austenitica a C h.) h.) Reação eutética A 1148°C ocorre a reação L (4.3% C) γ (2.11% C) + Fe 3 C (6.7% C) Reação eutetóide A 727°C ocorre a reação γ (0.77% C) α (0.022% C) + Fe 3 C (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 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAk.) Ferrita- ductil, baixa resistência mecânica,macia. Cementita- dura e resistente. Perlita- alta resistência mecânica,dureza,baixa ductilidade.l.) m.) m.) Ferrita. n.) n.) Cementita

20 2. 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 1400 o C, sendo a 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? 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? d) A 1148 o C, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas? e) A 723 o C, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?

21 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA a) C b) b) c) C 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, ,1% Líquida 4,3 (3,0-2,1)/(4,3-2,1) = 0, ,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, ,4% cementita (fora da perlita)

22 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA

23 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 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 C c) forma estável do ferro puro a temperatura entre _912 0­­ C a _1394 0­­ 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 (Fe 3 C): 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 2. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA

25 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAB2 1. Lista de Exercícios

26 3. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo: a) as seguintes microestruturas nas curvas A, B, C e D; b) quais tratamentos térmicos referem-se as curvas A,B,C e D. a)Estrutura a)Martensita b)Martensita + bainita c)Martensita + bainita+perlita +ferrita d)Perlita+ ferrita b)Tratamento a)Tempera b) Tempera c)Tempera d) normalização

27 3. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas formadas? Martensita Perlita + Bainita+ Martensita Perlita

28 3. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas formadas? MartensitaBainita Ferrita + Perlita + Bainita

29 3. Lista de Exercícios UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido: a) objetivo (finalidade) b) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de resfriamento c) Aplicações 5) Explique porque estes fatores influenciam as curvas do diagrama TTT? composição química ( teor de carbono e elemento de liga) tamanho do grão austenítico 6) Explique como a martensita da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido a partir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída do carbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpo centrado. Teoria, tirar a apostila

30 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 7) Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro- carbono com composição eutetóide, especifique a natureza da microestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica. a) Resfriamento rápido até C de 1s, manutenção dessa temperatura por 10 3 s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 10 4 s até temperatura ambiente. b) Resfriamento rápido até C, manutenção dessa temperatura por 10 4 s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 10 5 s até temperatura ambiente. c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 10 5 s. 3. Lista de Exercícios

31 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAa b c a 50% bainita b 100% perlita grossa c) 100% perlita grossa 3. Lista de Exercícios

32 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 8) Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro- carbono com composição eutetóide, especifique a natureza da microestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica. a)Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente. b) Resfriamento rápido até C, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamento lento até C. c) Resfriamento rápido até C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s, resfriamento rápido até 10 2 s até temperatura ambiente. d) Resfriamento rápido até C, manutenção dessa temperatura por 10 4 s, resfriamento lento até 10 5 segundos. 3. Lista de Exercícios

33 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAa c d b a 90% martensita b 100% perlita fina c 25% bainita superior+ 90% martensita d 100% bainita inferior 3. Lista de Exercícios

34 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 9) Usando 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 (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica. a) Cementita + perlita grossa b) Martensita 90% c) 50% Perlita fina + 100% bainita inferior 3. Lista de Exercícios

35 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAb c a 3. Lista de Exercícios a Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 10 6 s. b Resfriamento rápido continuo por 0,4s até temperatura ambiente. c Resfriamento rápido até C por 0,1s, manutenção dessa temperatura por 1s, resfriamento rápido até C, manutenção dessa temperatura por 10 4 s e resfriamento por 10 5 s até temperatura ambiente.

36 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 10) Coloque os aços abaixo por ordem decrescente de resistência: -0.3wt%C esferoidita -0.3wt%C perlita grosseira -0.6wt%C perlita fina -0.6wt%C perlita grosseira -0.6wt%C bainita -0.9wt%C martensita -1.1wt%C martensita Resposta 1.1wt%C martensita 0.9wt%Cmartensita 0.6wt%C bainita 0.6wt%C perlita fina 0.6wt%C perlita grosseira 0.3wt%C perlita grosseira 0.3wt%C esferoidita 3. Lista de Exercícios

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 depois são submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT-TI da figura determine a microestrutura das peças após cada tratamento. a) Têmpera em água até à temperatura ambiente b) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de arrefecimento em água. c) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, seguida de arrefecimento em água. d) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, seguida de arrefecimento em água. e) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, seguida de arrefecimento em água. f) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de f) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de arrefecimento em água. arrefecimento em água. 3. Lista de Exercícios

38 UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICAa e b d c f 3. Lista de Exercícios a 90% martersita b 100% perlita grossa c 100% perlita fina d 100% bainita superior e 50% bainita inferior + martensita f 100% bainita inferior

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 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: 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 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 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 C. Resfriado rapidamente até 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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