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S.J. dos Campos - Dutra

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.

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  1. 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

  2. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios B1

  3. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios 2) Explique com suasprópriaspalavras o quesãodigrama de fases de um composto, paraque serve e dêalgunsexemplos?

  4. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios Ponto a = Fase solida α 100% α Ponto b = Fase solida α 100% α Ponto c = mistura α + L r. alavanca Pα= CL – Co x 100% = 50 – 40 x 100 CL – Cα50 - 30 Pα= 50% α PL = 50 % L Ponto d = Fase Liquida α 100% L Ponto e = Fase Líquida α 100% L a b d c e

  5. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios • 2) Explique com suasprópriaspalavras o quesãodigrama de fases de um composto, paraque serve e dêalgunsexemplos? • 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. • • 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.

  6. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios • Uma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobre • é aquecida nas temperaturas 600, 800 e 11000C. Determine as fases presentes e suas • proporções, como mostra a figura abaixo.

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

  8. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios 4 ) Para umaliga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 1500C , a) quais as fasespresentes, b) qual a proporção de cadafase. mistura α + β alavanca C α = 10% Sn C0 = 40%Sn C β= 98 %Sn Pα= Cβ – Co x 100% = C β – Cα Pα= 98 – 40 x 100% = 65,9% 98 – 10 Pβ= 34,1 % β

  9. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios 5) Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg de alumínio. Quaissãofasespresentes e as proporçõesdessasfases a: 6500C, 5300C, 4200C, 3100C e 2000C, conformemostrafiguraabaixo?

  10. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios 6500C (a) 5300C (b) 4200C (c) 3100C (d) 2000C (e)

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

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

  13. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios 2) Para a liga composta por Fe-C, como mostra a figura abaixo, determine: • )a liga eutética e eutetóide • ) a temperatura eutética e eutetóide • ) a reação eutética e eutetóide d) Mostre no gráfico as regiões: eutetóides/eutéticas hipoeutetóides/hipoeutéticas hipereutetóides/hipereutéticas

  14. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios • Eutética = 4,3%C Eutetóide = ,76%C • Teutética = 11480C TEutetóide = 7270C • Reação eutética L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C) • Reação eutetóideγ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7%) d)

  15. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios 3) Responda as questões abaixo 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.

  16. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios • 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 768oC, 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 1534oC. • b.) Ferrita ɑ estrutura CCC(cúbica de corpo centrado), magnética ate 768°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.) 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.

  17. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios e.) Aço= 0,008 até 2,06% de Carbono 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. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios g.) aproximadamente 2,1 %C da fase austenitica a 11480C 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.) 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.) Eutetoide –perlita Hipo – ferrita(macia e dutil), cementita(dura e frágil) Hiper –ferritaproeutetoide + perlita.

  19. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios k.) Ferrita- ductil, baixa resistência mecânica,macia. Cementita- dura e resistente. Perlita- alta resistência mecânica,dureza,baixa ductilidade. l.) m.) Ferrita. n.) Cementita

  20. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios 4) Considere o diagrama Fe–C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 1400oC, sendo a seguirresfriada lentamente, emcondiçõesquepodemserconsideradascomosendo de equilíbrio. Pergunta-se: a) Qual é a temperatura de início de solidificaçãodessaliga? b) Qual é a primeirafasesólidaque se solidifica à temperaturadefinida no item (a)? c) Qual é a temperaturanaqualtermina a solidificaçãodessaliga? d) A 1148oC, quaissão as fasespresentes, as suascomposições e as suasproporçõesrelativas? e) A 723oC, quaissãoosconstituintesdessaliga, as suascomposições e as suasproporçõesrelativas?

  21. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios • 13000C •  • 11480C • 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)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. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios

  23. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios Ferrita (): estrutura cúbica existente:____CCC_______ b) solubilidade máxima de carbono (teor %): _0,022% até temperatura de 727_0­­C c) propriedades mecânicas:____MOLE_________ Austenita (): a)estrutura cúbica existente:____CFC__________ b) solubilidade máxima de carbono (teor %): _2,1_% até temperatura de _1148__0­­C c) forma estável do ferro puro a temperatura entre _9120­­C a _13940­­C d) propriedades mecânicas:______BOAS_________ Ferrita (): a)estrutura cúbica existente:____CCC___________ b) forma estável até a temperatura de _1534__0­­C 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_0­­C 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. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 2. Lista de Exercícios

  25. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 1. Lista de Exercícios B2

  26. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios • 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. • Estrutura • Martensita • Martensita + bainita • Martensita + bainita+perlita+ferrita • Perlita+ ferrita • Tratamento • a)Tempera • b) Tempera • c)Tempera • d) normalização

  27. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios • 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. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios • 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? Martensita Bainita Ferrita + Perlita + Bainita

  29. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios • 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 Teoria, tirar a apostila Teoria, tirar a apostila

  30. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios 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 8000C 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 3000C de 1s, manutenção dessa temperatura por 103s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 104s até temperatura ambiente. b) Resfriamento rápido até 6800C, manutenção dessa temperatura por 104s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 105s até temperatura ambiente. c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 105s.

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

  32. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios • 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 8000C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica. • Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente. • b) Resfriamento rápido até 5750C, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamento lento até 2000C. • c) Resfriamento rápido até 4000C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s, resfriamento rápido até 102s até temperatura ambiente. • d) Resfriamento rápido até 3000C, manutenção dessa temperatura por 104s, resfriamento lento até 105 segundos.

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

  34. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios 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 8600C 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

  35. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios a Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 106s. b Resfriamento rápido continuo por 0,4s até temperatura ambiente. c Resfriamento rápido até 5430C por 0,1s, manutenção dessa temperatura por 1s, resfriamento rápido até 2900C, manutenção dessa temperatura por 104s e resfriamento por 105s até temperatura ambiente. a c b

  36. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios 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

  37. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 3. Lista de Exercícios • 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 • arrefecimento em água.

  38. UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E AERONÁUTICA 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 b c d f e a

  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 • 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. 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 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.

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