4a lista de exercícios - Ciência dos Materiais I

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Ciência dos Materiais I – Departamento de Engenharia Metalúrgica e 
Materiais – EEIMVR 
 
4ª Lista de Exercícios – Entrega: 08/10/2014 
1) Na Figura abaixo um cristal cúbico está localizado em um sistema cartesiano de 
coordenadas, Fig. (A). Com esse arranjo, são mostradas as três tensões normais e as seis 
tensões cisalhantes possíveis. Admitindo-se que Fig. (B) represente uma discordância em 
hélice que atravessa o cristal, da face frontal até a face posterior, quais das componentes de 
tensão mostradas na Fig. (A) serão capazes de movimentar a discordância? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) Na Figura abaixo aa’ é uma discordância em cunha e cc’ é uma discordância em hélice. 
Admita que cc’ se mova em seu plano de deslizamento paralelo ao plano do desenho para a 
direita e a discordância aa’ se mova no seu plano de deslizamento para a esquerda. 
Esquematize o efeito da interseção das discordâncias em cada uma delas e analise as 
respectivas mobilidades para a continuidade dos seus deslocamentos após a interseção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) Um cubo de cobre de 3 cm de lado é cisalhado a uma taxa de 3 cm/min. Estime em ordens 
de grandeza o número mínimo de discordâncias de tamanho unitário em movimento em um 
determinado instante. Considere a velocidade média das discordâncias igual a 105 cm/s e a 
distância interatômica igual a 3 Å. 
4) A dissociação da discordância inteira (a/2)[101̅] em (a/6)[211̅] + (a/6)[112̅] é possível? Por 
que? 
5) Considerando o método da interseção, determine o tamanho médio de grão, em milímetros, 
da amostra cuja microestrutura é mostrada abaixo. Use pelo menos sete segmentos de 
linhas retas. Estime o número do tamanho de grão ASTM para esse material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6) Uma lâmina de ferro com estrutura cristalina CCC e 1 mm de espessura foi exposta a uma 
atmosfera gasosa carbonetante em um dos lados e a uma atmosfera descarbonetante no 
outro lado, a 725 °C. Após atingir o regime estacionário, o ferro foi resfriado rapidamente 
até a temperatura ambiente. As concentrações de carbono nas duas superfícies da lâmina 
foram determinadas como sendo de 0,012 e 0,0075 %peso. Calcule o coeficiente de difusão 
se o fluxo difusional é de 1,4 x 10-8 kg/m2.s 
7) Uma liga ferro-carbono com estrutura cristalina CFC contendo inicialmente 0,35 %p de C 
está exposta a uma atmosfera rica em oxigênio e virtualmente isenta de carbono a 1400 K 
(1127 °C). Sob essas circunstâncias, o carbono se difunde da liga e reage na superfície com o 
oxigênio da atmosfera, isto é, a concentração de carbono na posição da superfície é mantida 
essencialmente em 0 %p de C. (Esse processo de esgotamento do carbono é conhecido 
como descarbonetação). Em qual posição a concentração de carbono será de 0,15 %p após 
10 h de tratamento? O valor de D a 1400 K é de 6,9 x 10-11 m2 /s. 
8) O carbono se difunde através de uma placa de aço com 15 mm de espessura. As 
concentrações de carbono nas duas faces são de 0,65 e 0,30 kg C/m3 Fe, as quais são 
mantidas constantes. Se a constante pré-exponencial é igual a 6,2 x 10-7 m2/s e a energia de 
ativação é 80.000 J/mol, calcule a temperatura na qual o fluxo difusional é de 1,43 x 10-9 
kg/m2 . s.