Prova 2

Lista 5

composição composição liquido8!E4 liquido8!E4GG 5DE*I) 5DE*I) solido

1) Supondo que a deformação é totalmente elástica, calcule o alongamento sofrido por uma barra de cobre de 305 mm de comprimento quando submetida  uma tensão de !"# $%a& 'ado( $dulo de elasticidade do *u é 110 +pa -ɛ. ɛ-delta L/L - delta L/L. delta L- L/. delta L-!"#305/11010₃-0,"#5 !) Supondo uma barra de latão de sessão cilndrica de di2metro de 10 mm, determine qual a carga força) em 4 necessária para produir uma 6ariação no di2metro de 0,00!5 mm se a deformação é elástica& 'ado( $dulo de elasticidade do Latão é 7" +%a e o seu coeficiente de %oisson é 0,38  .9=delta'/' .-:0,00!5/10-:!,510₋₄ negati6a  pq ;á redução do di2metro .< - - .9/ Ѵ . =- '/!)?@ =-"1,310#1010:3/!)?@-5#00 4 3) *om base na cur6a tensão A deformação do latão mostrada abaiAo, responda: a) Bual o 6alor do mdulo de elasticidade deste materialC .-delta /delta. .-73,D $%a

.-150:0/0,001#:0

c) Bual o limite de elasticidade para uma deformação residual de 0,00!C !00 $%a d) Bual a carga máAima, em 4, que pode ser suportada pela amostra cilndrica de di2metro de original de 1!,D mm =- > =-85010# =-85010#1!,D10 1!,D103/!)? 3/!)? @

=-5"700 =-5"700 4

Lista diagrama de fase !: *onsidere uma parte do diagrama isomorfo *u:4i especificamente para uma liga com 35E4i:#5E*u, que é resfriada a partir de 1300F* & a)

Gdentifique as fases presentes nos pontos a,  b, c, d e e

>-10 >-100E 0E liqu liquid idoo H-ini -inici cioo do soli solido do8 8#E #E4G 4G 58E*I)liquido 100E *-composição solido83E4G 5"E*I) liquido3!E4G #DE*I) '-100Esolid '-100Esolido,comp o,composição osição solido35E4 solido35E4GG #5E*I) #5E*I)

.-100E .-100E

3- Uma liga de 50%Pb-50%Mg é resfriada lentamente a partir de 700°C (1!0°"# até $00°C (750°"#  &etermine'

a)

.m qual qual tem tempera peratu tura ra apar aparec ecee a 1J fase fase slidaC K-5#0 *  b) > composição da 1J fase slida logo que ela aparece&1DE%b D!E$g c) .m qual temperatura o lquido remanescente se solidifica K-8D0 * omposição do ltimo lquido d) > comp remanescenteC #8E%b 3#E$g e) M diagrama %b:$g, em particular, apresenta ! pontos eutéticos& Gdentifique:os e dN suas suas comp compos osiç içOe Oess e tempe tempera ratu tura rass correspondent correspondentes&1)8D es&1)8D00 * #8E%b 3#E$g !)!30 * 7#E%b 8E$g 5: 'efina lin;a liquidus e solidus > cur6a que separa os campos das fases L e alfa P L e deno denomi mina nada da lin;a lin;a liqu liquid idus us > lin; lin;aa soli solidu duss esta esta localiada entre as regioes alfa e alfa P L e abaiAo dela eAiste somente a fase solida alfa& ": M que e limite de solubilidade de um materialC %ara %ara muit muitos os sist sistema emass e para para uma uma dete determ rmin inad adaa temper temperatur atura, a, eAiste eAiste uma con concent centraç ração ão máAima máAima de átomos de soluto que pode ser dissol6ida no sol6ente forman formando do uma solução solução slida& slida& .ssa .ssa con concent centraç ração ão máAima é c;amada limite de solubilidade& D: M que e fase de um u m materialC =ase é a porção ;omogNnea de um sistema que tem caractersticas fsicas e qumicas definidas Sistema serie serie de fases fases possi6 possi6eis eis formad formadas as pelos pelos mesmos mesmos comp compon onen ente tes, s, inde indepe pend nden endo do da comp compos osiç ição ão especfica ou quantidade de materia com massa e iden identi tida dade de fiAa fiAass sobr sobree a qual qual diri dirigi gimo moss a nossa nossa atencao& Kodoo resto é c;amado 6iin;ança& 7: %orque a *u: formacao da martensita depente do tempoC  > transformacao transformacao da martensita ocorre nao en6ol6e difusao, ela ocorre quase que instantaneamente& 'essa forma, a taAa de transformacao transformacao da martensita nao depende do tempo&

 b: %orque a martensita nao aparece no diagrama de equilibrio =e:*C > martensita e uma estrutura monofasica que nao se encontra em equilbrio a qual resulta de uma transformacao nao difusional, logo a mesma nao aparece no diagrama de equilibrio =e:*&  c: > martensita e mais facilmente obtida num aco ;ipo ou ;ipereutetoideC 8: 'iferencie as propriedades da martensita alfa e da martensita re6enida, diendo como podem ser obtidas& $artensita( R uma solução slida supersaturada de carbono não se forma por difusão) microestrutura em forma de agul;as é dura e frágil durea( #3:#" Tc) tem estrutura tetragonal cbica é uma fase metaestá6el, por isso não aparece no diagrama)&  4a martensita todo o carbono permanece intersticial, formando uma solução slida de ferro supersaturada com carbono, que é capa transformar:se em outras estruturas, por difusão, quando aquecida& R obtida quando se resfria aço austentico rapidamente até a temperatura ambiente& $artensita re6enida( R obtida  pelo reaquecimento da martensita fase alfa P cementita)& 4este processo, a durea cai os carbonetos precipitam e formam de agul;as escuras& 5: Bual o microconstituinte mais mole dos açosC =errita #: Bual o microconstituinte mais duro dos açosC $artensita ": Buais são os principais fatores que modificam a  posição das cur6as KKKC Keor de carbono Kaman;o do grão da austenita u*omposição qumica elementos de liga), continuidade no resfriamento& 7: Buais os efeitos dos elementos de liga na formação da martensita e da perlitaC Buanto maior o teor e o nmero dos elementos de liga, mais numerosas e compleAas são as reaçOes& Kodos os elementos de liga eAceto o *obalto) deslocam as cur6as para a direita, retardando as transformaçOes& =acilitam a formação da martensita& *omo conseqUNncia( em determinados aços pode:se obter martensita mesmo com resfriamento lento& 10: R poss6el obter um aço com estrutura austentica a temperatura ambienteC  4o aço >GSG 13!1 cementado, as lin;as $i e $f são abaiAadas& 4este aço a formação da martensita não se finalia, le6ando a se ter austenita residual a temperatura ambiente& 11: R poss6el obter um aço com estrutura martenstica por resfriamento lentoC Sim& 13: Ise as cur6as KKK para um aço eutetide para especificar os) microconstituintes) final para cada um dos casos abaiAo& >ssuma que o resfriamento inicia:se a "#0*&

a: Tesfriamento rápido até 350*, onde permanece  por 10V3 segundos e então é resfriada até a temperatura ambiente Hainita&  b: Tesfriado rapidamente até #!5*, onde permanece  por 10 segundos e então é resfriada até a temperatura ambiente&  %erlita =errita P *ementita) P >ustenita& c: Tesfriado rapidamente até #00*, onde permanece  por 8 segundos, logo aps é resfriada no6amente rapidamente até 850*, onde permanece por 10 segundos e então é resfriada até a temperatura ambiente& >ustenita e Hainita& d: Teaquecimento da amostra WcX a "00* por !0 ;oras %erlita grossa& e: Tesfriado rapidamente até 300*, permanecendo  por !0 segundos e então resfriado rapidamente em água&  $artensita& 18: Bual a E de ferrita, austenita e cementita presente  para um aço com 0,#E de *arbono a "!5*C  Efer - 1000,#:0,0!)/0,"":0,0!) - "",33E ferrita  Ecem - 100 : Efer - 100 Y "",33E - !!,##E cementita  %rtaticamente nao tem austenita& 15: 'eterminar a quantidade de perlita para um aço com 0,5E de *arbono, o qual foi resfriado lentamente a partir de D#0* até a temperatura ambiente&  'e D"0c a "D0*( >ustenita com 0,5E* de "D0c a "!"*P)( ferrita se separa da austenita, contedo de carbono desta aumenta para 0,"#E* a "!"* P) a composição da austenita é de 0,"#E* e a  porcentagem no material é de #8,DE Zperlita - 0,5: 0,0!)/0,"#:0,0!) - 0,#8D ou #8,DE de perlita a "!"*P)& 1#: *alcular a E de ferrita, cementita e perlita a temperatura ambiente para os seguintes aços(  > solubilidade de carbono na ferrita  temperatura ambiente pode ser considerada nula& *om isso, abaiAo do ponto eutetide ;á uma precipitação de cementita na ferrita, porque a solubilidade do carbono nesta cai a quase ero& a: 0,!E de * Ecem - 100*i:*f)/*c:*f) - 1000,!:0)/#,#":0) - !,77E cementita Efer - 100 : Ecem - 100*c:*i)/*c:*f) 100#,#":0,!)/#,#":0) - 7",01E ferrita  b: 1,0E de *  Ecem - 100*i:*f)/*c:*f) - 1001:0)/#,#":0) 18,77E cementita Efer - 100 : Ecem - 100*c:*i)/*c:*f) 100#,#":1)/#,#":0) - D5,01E ferrita c: 1,5E de * Ecem - 100*i:*f)/*c:*f) - 1001,5:0)/#,#":0) - !!,88E cementita

Efer - 100 : Ecem - 100*c:*i)/*c:*f) 100#,#":1,5)/#,#":0) - "",5#E ferrita diagrama GSM$MT=MS( misturas totalmente sol6eis& .IK.KG*MS( misturas parcialmente sol6e6eis& S.+T.+>*>M( é consequNncia de não se dar tempo as reaçOes ocorrerem, ou se[a, resfriar muito rápido&R estar fora do equilibrio& Ductilidade 'uctilidade em termos de alongamento : *orresponde ao alongamento total do material de6ido  deformação plástica( : E alongamento - \Gf):G0)/G0)]A100 onde G0) e Gf) correspondem ao comprimento inicial e final aps a ruptura), respecti6amente 'uctilidade eApressa como estricção : *orresponde  redução na área da seção reta do corpo, imediatamente antes da ruptura : Ms materiais dcteis sofrem grande redução na área da seção reta antes da ruptura : .stricção - \área inicial : área final]/\área inicial] Dureza 'urea é a propriedade caracterstica de um material slido, que eApressa sua resistNncia a deformaçOes  permanentes e está diretamente relacionada com a força de ligação dos átomos& $icrodurea : escalas( : Hrinell é um método de medição da durea, utiliado principalmente nos materiais metálicos&M nmero Hrinell de durea ^H) é função da carga aplicada e do di2metro da impressão resultante e pode ser obtido atra6és da seguinte relação( ^H - !%/_%i'\':rai'V! :dV!)]`  %( carga aplicada em gf)  '( di2metro do penetrador mm)  d( di2metro da impressão resultante mm) : Tocell é um método de medição direta& R mais simples e não requer ;abilidades especiais do operador&  árias escalas diferentes podem ser utiliadas atra6és de poss6eis combinaçOes de diferentes  penetradores e cargas,o que permite o uso deste ensaio em praticamente todas as ligas metálicas, assim como em muitos polmeros& Ms penetradores incluem esferas fabricadas em aço de ele6ada durea, assim como cones de diamante, utiliados nos materiais de ele6ada durea& : icers: noop: $o;s Encruamento M encruamento é um fenmeno modificati6o da estrutura dos metais, em que a deformação plástica realiada abaiAo da temperatura de recristaliação causará o endurecimento e aumento de resistNncia do metal& >lguns materiais sofrem encruamento de6ido( : intertra6amento das discord2ncias : encontrar obstáculos tipo contorno de grão

Esferoidi .S=.TMG'GM MI *M>L.S*G$.4KM :%rodução de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço :mel;ora a usinabilidade, especialmente dos aços alto carbono :facilita a deformação a frio MIKT>S $>4.GT>S( : >quecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaiAo da lin;a inferior da ona crtica, : >quecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas que estão logo acima e logo abaiAo da lin;a inferior de transformação& Ferro : =erro %uro - até 0,0!E de *arbono : >ço - 0,0! até !,0#E de *arbono : =erro =undido - !,1 a 8,5E de *arbono : =e3* *.$.4KGK>) - Limite de solubilidade do carbono é ultrapassado #,"E de *)& R dura e frágil =.TTM >L=> - =.TTGK> : .strutura- ccc : Kemperatura( até 71!Q* : =ase $agnética até "#DQ* temperatura de *urie) : Solubilidade máA do *arbono( 0,0!E a "!"Q* =.TTM +>$> - >ISK.4GK> : .strutura( cfc : Kemperatura( 71! a 1378Q* : =ase 4ão:$agnética : Solubilidade máA do *arbono( !,18E a 118DQ* =.TTM '.LK> - =.TTGK> '.LK> : .strutura( ccc : Kemperatura WeAistNnciaX( acima de 1378Q* : =ase 4ão:$agnética : R a mesma que a ferrita alfa : R está6el somente a altas temperaturas não apresenta interesse comercial : >ços com 0,0!:0,DE de * são c;amadas de ;ipoeutetides : >ços com 0,D:!,1E de * são c;amadas de ;ipereutetides %.TLGK>( : *onsiste de lamelas alternadas de fase alfa ferrita) e =e3* cementita) composta de( =.TTGK> lamelas P espessas e claras) e *.$.4KGK> lamelas P finas e escuras)& : %ropriedades mec2nicas da perlita intermediária entre ferrita mole e dctil) e cementita dura e frágil)& Liga .utetoide( corresponde  liga de mais baiAa temperatura de transformação slida& ^ipoeutetoide( *omposicao de carbono 6aria de 0,00! a 0,DE ^ipereutetoide( *omposicao de carbono 6aria de 0,D a !,0#E FRAGILIDADE DE REVENIDO

:Mcorre em determinados tipos de aços quando aquecidos na faiAa de temperatura entre 3"5:8"5 F* ou quando resfriados lentamente nesta faiAa& :> fragilidade ocorre mais rapidamente na faiAa de 8"0:8"5 F* :> fragilidade s é re6elada no ensaio de resist& ao c;oque, não ;á alteração na microestrutura& *M$M $G4G$GT > =T>+GLG'>'. '. T..4G'M( : $anter os teores de % abaiAo de 0,005E e S menor 0,01E Teaquecer o aço fragiliado a uma temperatura de h#00 F* seguido de refriamento rápido até abaiAo de 300 F*& Inclusões slidos insol6eis ocorre quando ;á G4*LISM.S&São materiais não metálicos, tipo cer2mico que são geradas durante o processamento do material& .A Aidos silica, alumina,etc) Mu carbetos e nitretos Por que a u!"n tem solu#ilidade limitada$ : *omo o inco possui estrutura cristalina ;eAagonal compacto, ao contrário do cobre, que possui reticulado cristalino cbico de face centrada, isto limita a solubilidade do inco no cobre& : porém como a diferença entre os di2metros dos átomos de cobre e de inco é relati6amente pequena, de cerca de 8 E, eAiste uma certa solubilidade, c;egando a 35 E na temperatura de !0 Q* e atingindo 3D E, seu 6alor máAimo, a uma temperatura de 85# Q* : .nquanto grandes diferenças entre os di2metros dos átomos dos elementos sol6ente e soluto fa6orecem o endurecimento, por outro lado reduem a solubilidade& %&dulo de elasticidade ou %&dulo de 'oung (E)* . a inclinação do trec;o reto do gráfico( tensão sigma) A deformação epsilon) percentual .- sigma/epsilon - 4/mV! ou $%a .stá relacionado com a rigide do material ou  resist&  deformação elástica Buanto maior o mdulo de elasticidade mais rgido é o material ou menor é a sua deformação elástica quando aplicada uma dada tensão& M aumento da temperatura pro6oca( : aumento do $dulo de .lasticidade: aumento da =orça .lastica : diminuição da ductibilidade NOR%ALI"A+,O :Tefinar o grão:$el;orar a uniformidade da microestrutra:R usada antes da tNmpera e re6enido Kemperatura( ^ipoeutetide( acima da lin;a >3 ^ipereutetide( acima da lin;a >cm 4ão ;á formação de um in6lucro de carbonetos frágeis de6ido a 6elocidade de refriamento ser maior  Tesfriamento( >o ar calmo ou forçado) *onstituintes .struturais resultantes ^ipoeutetide( ferrita P perlita fina .utetide( perlita fina

^ipereutetide( cementita P perlita fina  *onforme o aço pode:se obter bainita .m relação ao recoimento a microestrutura é mais fina, apresenta menor quantidade e mel;or distribuição de carbonetos -! Outros tratamentos termicos "&1 : KT>K>$.4KM SIH:lguns tipos de aço, especialmente os alta liga, não conseguem finaliar a transformação de austenita em martensita& M tratamento consiste no resfriamento do aço a temperaturas abaiAo da ambiente .A( 4itrogNnio lquido( :1"0o* 4itrogNnio P álcool( :"0o* "&! : >ISK.$%.T> . $>TK.$%.T> %roblemas práticos no resfriamento con6encional e tNmpera > peça/ parte poderá apresentar empenamento ou fissuras de6idos ao resfriamento não uniforme& > parte eAterna esfria mais rapidamente, transformando:se em martensita antes da parte interna& 'urante o curto tempo em que as partes eAterna e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensOes mec2nicas considerá6eis& > região que contém a martensita é frágil e pode trincar& Ms tratamentos térmicos denominados de martempera e austempera 6ieram para solucionar este problema $artempera( M resfriamento é temporariamente interrompido, criando um passo isotérmico, no qual toda a peça atinga a mesma temperatura& > seguir o resfriamento é feito lentamente de forma que a martensita se forma uniformemente atra6és da peça& > ductilidade é conseguida atra6és de um re6enimento final& >ustempera(  4este processo o procedimento é análogo  martNmpera& .ntretanto a fase isotérmica é  prolongada até que ocorra a completa transformação em bainita& *omo a microestrutura formada é mais está6el alfaP=e3*), o resfriamento subsequente não gera martensita& 4ão eAiste a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato& PROPRIEDADE. O/0IDA. Kenacidade do material em uma situação din2mica& Kemperatura de transição frágil:dctil( Kemperatura na qual o material comporta:se como um material frágil& .9& 4aufrágio do na6io Kitanic Sensibilidade ao ental;e(medidas do efeito do ental;e, arran;Oes ou outro tipo de defeito sobre a resistNncia ao impacto& REO"I%EN0O : Temoção de tensOes internas de6ido aos tratamentos mec2nicos: 'iminuir a durea para mel;orar a usinabilidade : >lterar as propriedades mec2nicas como a resistNncia e ductilidade: >[ustar o taman;o de grão

: $el;orar as propriedades elétricas e magnéticas: %roduir uma microestrutura definida KG%MS 123ara al45io de tensões (qualquer liga met6lica )  1&1&MH.KGM( Temoção de tensOes internas originadas de processos tratamentos mec2nicos, soldagem, corte)  1&!&K.$%.T>KIT>( 4ão de6e ocorrer nen;uma transformação de fase  1&3&T.S=TG>$.4KM( 'e6e:se e6itar 6elocidades muito altas de6ido ao risco de distorçOes 723ara recristaliza89o (qualquer liga met6lica)  !&1&.limina o encruamento gerado pela deformação  frio !&!&4ão de6e ocorrer nen;uma transformação de fase  !&3&Lento ao ar ou ao forno) :23ara ;omogeneiza89o (3ara 3e8as fundidas)  3&1&$el;orar a ;omogeneidade da microestruturade  peças fundidas 3&!&4ão de6e ocorrer nen;uma transformação de fase 3&3&Lento ao ar ou ao forno) 3 ^ipereutetide( .ntre as lin;as >cm e >1 8&3&Lento dentro do forno), implica em tempo longo de  processo des6antagem) 8&8&*onstituintes .struturais resultantes(^ipoeutetide( ferrita P perlita grosseira .utetide( perlita grosseira ^ipereutetide( cementita P perlita grosseira > pelita grosseira é ideal para mel;orar a usinabilidade dos aços baiAo e médio carbono %ara mel;orar a usinabilidade dos aços alto carbono recomenda:se a esferoidiação =2isot>rmico ou c4clico (a8os)  5&1,5&! e 5&3 semel;ante ao 8& 5&8&> diferença do recoimento pleno está no resfriamento que é bem mais rápido, tornando:o mais prático e mais econmico&%ermite obter estrutura final P ;omogNnea  4ão é aplicá6el para peças de grande 6olume porque é difcil de baiAar a temperatura do ncleo da mesma .sse tratamento é geralmente eAecutado em ban;o de sais Resili?ncia : *orresponde  capacidade do material de absor6er energia quando este é deformado elasticamente e então, no descarregamento, ter recuperada esta energia& .m outras pala6ras( é a capacidade do material absor6er energia sem causar danos  permanentes em sua estrutura& : > propriedade associada é dada pelo $j'ILM '. T.SGLGk4*G> Ir))( Ir) - sigmaescoamento)V!/\!epsilon] sigma - tensão epsilon - deformação : $ateriais resilientes são aqueles que tNm alto limite de escoamento e baiAo mdulo de elasticidadecomo os materiais utiliados para molas)

Resist?ncia @ 0ra89o (gfmm7) LTK : Limite de TesistNncia a Kração) : *orresponde  tensão máAima aplicada ao material antes da ruptura : R calculada di6idindo:se a carga máAima suportada  pelo material pela área de seção reta inicial 0ens9o de Ru3tura (gfBmm7) : *orresponde  tensão que promo6e a ruptura do material : M limite de ruptura é geralmente inferior ao limite de resistNncia em 6irtude de que a área da seção reta  para um material dctil redu:se antes da ruptura& Re5enido Mb[eti6os(: >li6ia ou remo6e tensoes: *orrige a durea e a fragilidade, aumentando a durea e a tenacidade Kemperatura(%ode ser escol;ida de acordo com as combinacoes de propriedades dese[adas 150: !30F* : os carbonetos começam a precipitar  .strutura( martensita re6enida escura, preta) 'urea( #5 T*/ #0:#3 T* !30:800F* : os carbonetos continuam a precipitar em forma globular in6is6el ao microscpio) .strutura( KTMMSKGK> 'urea( #! T* /50 T* 800: 500F* : os carbonetos crescem em glbulos, 6is6eis ao microscpio .strutura( SMTHGK> 'urea( !0:85 T* #50: "3DF* : os carbonetos formam partculas globulares .strutura( .S=.TMG'GK> 'urea( !0 T* .OLC/ILI"A+,O .EGCIDA DE PREIPI0A+,O OC ENVELEI%EN0O : *onsiste na precipitação de outra fase, na forma de  partculas eAtremamente pequenas e uniformemente distribudas& : esta no6a fase enri[ece a liga& : >ps o en6el;ecimento o material terá adquirido máAima durea e resistNncia& : M en6el;ecimento pode ser natural ou artificial& 0%PERA Mb[eti6os(: Mbter estrutura matenstica que  promo6e(: >umento na durea: >umento na resistNncia  tração : redução na tenacidade: > tNmpera gera tensOes( de6e:se faer re6enido posteriormente Kemperatura(Superior  lin;a crtica >1)  'e6e:se e6itar o superaquecimento, pois formaria matensita acidular muito grosseira, de ele6ada fragilidade Tesfriamento( Tápido de maneira a formar martensta 'epende muito da composição do aço E de carbono e elementos de liga) e da espessura da  peça 0E%PERA/ILIDADE( *>%>*G'>'. '. I$ >M >'BIGTGT 'IT. %MT Kk$%.T> > I$> *.TK> %TM=I4'G'>'. > *IT> BI. G4'G*> > BI.'>

'. 'IT. .$ =I4M '> %TM=I4'G'>'. T.*.H. M 4M$. '. *IT> M$G4 BI. R MHKG'> %MT $.GM '. .4S>GMS 4MT$>LG'MS

0enacidade (6rea so# o grafico tens9o  deforma89o) : *orresponde  capacidade do material de absor6er energia até sua ruptura $dulo de tenacidade It)

: $ateriais dcteis : DEFOR%A+,O PL.0IA ( .S*M>$.4KM(.m n6el atmico, a deformação %lástica é causada pelo WdesliamentoX,onde ligaçOes atmicas são quebradas pelo mo6imento de deslocamento, e no6as ligaçOes são formadas&