Avaliação Final (Discursiva) - ciencia e propriedade dos materias Individual

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31/10/2022 09:52 Avaliação Final (Discursiva) - Individual
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Prova Impressa
GABARITO | Avaliação Final (Discursiva) - Individual
(Cod.:767675)
Peso da Avaliação 4,00
Prova 54759932
Qtd. de Questões 2
Nota 10,00
Um componente de uma bicicleta profissional para competições consiste em um eixo cilíndrico 
de diâmetro 25 mm, com comprimento de 150 mm. O critério estabelecido para o projeto é que o 
eixo deverá apresentar uma massa de no máximo 0,750 Kg, e suportar uma força trativa de 300 kN. 
Os materiais disponíveis para a fabricação do eixo são: 
Aço (Resistência à tração: 650 MPa; densidade: 7870 kg/m3). 
Alumínio (Resistência à tração: 48 MPa; densidade: 2700 kg/m3). 
A partir desses dados, responda aos seguintes questionamentos: 
a) Qual(is) material(is) atende(m) ao requisito de massa máxima? Justifique. 
b) Qual(is) material(is) atende(m) ao requisito mecânico? Justifique. 
c) Qual material deve ser selecionado para a aplicação? (Atende a ambos os requisitos).
Resposta esperada
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Minha resposta
A) Alumínio = m = 2700x3.14.(0,025^2)/4x015m = 0,198kg < 0,750 kg O Alumínio atende aos
requisitos da massa máxima. Aço = 7870x3,14,(0,025^2)/4x0,15m = 0,579 kg < 0,750 kg O aço
atende aos requisitos da massa máxima. B) Alumínio = F = 48x3,14x(25^2)/4 = 23550N < 300
KN O alumínio não atende aos requisitos mecânicos. Aço = F 650x3,14x(25^2)/4 = 318906N >
300KN O aço atende aos requisitos mecânicos. C) O aço foi o único material que atende aos dois
requisitos, será o selecionado para aplicação.
Retorno da correção
Parabéns, acadêmico, sua resposta atingiu os objetivos da questão e você contemplou o esperado,
demonstrando a competência da análise e síntese do assunto abordado, apresentando excelentes
argumentos próprios, com base nos materiais disponibilizados. Observe que a resposta
formulada por você contempla integralmente o esperado.
Os diagramas de fase apresentam as composições químicas de ligas e a proporção entre as 
diferentes fases em função da temperatura. No diagrama de fases Fe-C, onde encontram-se as 
principais composições de aços e ferros fundidos comerciais, há regiões com a presença de uma ou 
mais fases, no estado sólido e no estado líquido, para diferentes temperaturas. Ao observarmos uma 
linha vertical no diagrama de fases, partindo de uma temperatura em que haja somente fase líquida, 
até a temperatura ambiente, é possível entender como as fases da microestrutura final são formadas. 
No entanto, em condições de processamento industriais, o estado de equilíbrio previsto no diagrama 
de fases é alterado, formando a denominada estrutura zonada. Explique como ocorre esse efeito na 
microestrutura e as consequências para as propriedades finais do material.
Resposta esperada
A solidificação em um processo industrial não atende às condições de equilíbrio descritas em um
diagrama de fases. Isso ocorre porque as taxas de difusão no estado sólido são bastante inferiores
quando comparadas as de um líquido. Na prática, para que houvesse o equilíbrio, seria
necessário em um tempo excessivamente longo, dependendo de taxas de resfriamento muito
lentas. Essas taxas de resfriamento são economicamente impraticáveis. Como resultado, a
composição química dos grãos formados na solidificação não é homogênea, mas varia do centro
para as bordas do grão, formando a estrutura zonada. Ligas como Cu-Ni podem apresentar
temperaturas de fusão diferentes do presente no diagrama de equilíbrio de fases: as regiões dos
contornos de grão fundirão a uma temperatura abaixo do previsto para a liga no diagrama, o que
pode gerar um problema técnico na aplicação do produto, visto que a fusão parcial nos contornos
de grão pode comprometer a integridade física da peça.
Para resolver esse problema, pode ser tecnicamente conveniente realizar um tratamento térmico
na liga solidificada. Esse processo é realizado aquecendo a peça até uma temperatura próxima e
abaixo da linha "solidus" da liga, onde ocorrem taxas de difusão maiores, mantendo a peça nessa
temperatura para que haja a difusão dos átomos em direção à condição de equilíbrio prevista no
diagrama de fases.
Minha resposta
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31/10/2022 09:52 Avaliação Final (Discursiva) - Individual
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O processo de solidificação industrial não atende o equilíbrio em um diagrama de fases, porque
as taxas de difusão no estado solido são inferiores quando comparadas as de um liquido. para
obter o equilíbrio é necessário um tempo longo dependendo das taxas de resfriamento muito
lentas. Essas taxas de resfriamento são economicamente impraticáveis de se utilizar. A
composição química do grão formados na solidificação não são homogêneas, mas a variação do
centro para as bordas do grão formando a estrutura zonada. As ligas como Cu-Ni podem
apresentar temperaturas de fusão diferentes em relação ao diagrama de equilíbrio de fases sendo
as regiões dos contornos de grão se fundirão em uma temperatura abaixo do previsto para a liga
no diagrama, podendo gerar um problema técnico na aplicação do produto, sendo que a parcial
fusão nos contornos de grão pode comprometer a integridade física da peça. O problema pode
ser resolvido realizando um tratamento térmico na liga solidificada. O processo do tratamento
térmico é realizado aquecendo a peça em uma temperatura próxima e abaixo da linha solidus da
liga, ocorrendo taxas de difusão maiores e mantendo a temperatura da peça para que ocorra a
difusão dos átomos na direção a condição de equilíbrio vista no diagrama de fases.
Retorno da correção
Parabéns, acadêmico, sua resposta atingiu os objetivos da questão e você contemplou o esperado,
demonstrando a competência da análise e síntese do assunto abordado, apresentando excelentes
argumentos próprios, com base nos materiais disponibilizados. Observe que a resposta
formulada por você contempla integralmente o esperado.
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