P1-33E (2011.2)

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P1 DE CTM – 2011.2 – TURMA 33E – 27/09/2011 
NOME: MAT: 
ASSINATURA: 
1) (2,3) 
a. (0,6) Nomeie e desenhe as duas principais estruturas cristalinas do Ferro. OBS: não é necessário 
desenhar os átomos como esfera – basta desenhá-los como pontos. 
 
 CCC – Cúbico de Corpo Centrado 
 
 
 
 CFC – Cúbico de Face Centrada 
 
 
 
b. (0,6) Calcule o raio do principal interstício em cada uma das redes da resposta acima. 
DADO: RFe = 0,124 nm 
 
 
 Para a CCC: 
 
 
a = 2R + 2r (1) 
 
4R = a a = (2) 
 
 
 
 
Substituindo-se (2) em (1), tem-se: 
 
 
 
 
 
 Para a CFC: 
 
 
a = 2R + 2r (1) 
 
4R = a a = (2) 
 
Substituindo-se (2) em (1), tem-se: 
 
 
 
 
 
c. (0,6) Considere uma rede cristalina de ferro e a tabela de possíveis átomos de solutos abaixo. 
Indique que tipo de soluto cada átomo formará. 
 
 
 
 
d. (0,5) O Hidrogênio terá solubilidade em Ferro maior ou menor que o Carbono? Porque? 
 
 Maior, porque tem raio muito menor, causando menos distorção na rede. 
 
 
2) (2.5) Considere o diagrama abaixo e responda às seguintes perguntas para uma liga com 0,9 wt% de 
Carbono. 
a. (1.2) Esboce as microestruturas a 1200, 730 e 600 ºC, indicando as fases presentes em cada 
caso 
 
1200 ºC 730 ºC 600 ºC 
 
 
 
b. A 600 ºC, responda: 
 (0,2) Quais são as composições químicas das fases presentes? 
 
 Cα < 0.022 wt% C ; CFe3C = 6.7 wt% C 
 
 (0,5) Quais são suas frações totais? 
 
Wα total = 6.7 – 0.9 / 6.7 – 0 = 5.8 / 6.7 ; WFe3C = 1 - Wα 
 
 
c. (0,6) Identifique os pontos do diagrama onde ocorrem reações relevantes, nomeie e escreva 
estas reações, com as respectivas fases e composições. 
 
 Ponto A: Reação Eutética 
 
L (4.3% C) <=> (2.11% C) + Fe3C (6.7% C) 
 
 Ponto B: Reação Eutetóide 
 
γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7% C) 
 
 
 
 
 
 
 
3) (2,2) Dois materiais, A e B, foram submetidos a testes de tração. Os seguintes dados foram 
levantados: 
 
 
 
a. (0,5) Esboce as curvas tensão-deformação para ambos os materiais, no mesmo gráfico. 
 
 
b. (0,5) Obtenha, aproximadamente, o módulo de Young para os dois materiais. Explique seu 
raciocínio. 
EA = 90x10
3
 MPa = 90 GPa 
EB = 8,3x10
3
 MPa = 8,3 GPa 
 
c. (0,5) Sabendo que um dos materiais é metálico e outro cerâmico, identifique as curvas 
correspondentes. Justifique sua resposta. 
 O material A é cerâmico, porque é mais frágil e o material B é metálico, porque é muito mais 
dúctil. 
d. (0,2) Qual dos dois materiais tem maior tenacidade? Explique seu raciocínio. 
 Tenacidade é a capacidade que o material possui de absorver energia mecânica até a fratura. É a 
área sob a curva σ-ε. Considerando a área da curva B maior do que a da curva A, o material B tem 
maior tenacidade. 
 
e. (0,5) Desenhe, no mesmo gráfico, a curva do material metálico após deformação a frio. 
Justifique sua resposta. 
 O material metálico, após deformação a frio, apresenta uma maior resistência. Isto ocorre 
porque o número de discordâncias aumenta com a deformação, causando maior interação entre as 
discordâncias, o que, por sua vez, dificulta o movimento das mesmas, aumentando a resistência. 
 O desenho está no gráfico do item a. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) (1,5) Explique detalhadamente a influência das discordâncias na deformação plástica de materiais 
cristalinos. Especificamente, associe a resposta mecânica dos materiais à quantidade de discordâncias neles 
contidas. 
 
As discordâncias são fundamentais na deformação plástica de materiais cristalinos. A presença de 
discordâncias introduz um mecanismo sequencial de rompimento de ligações cristalinas quando um 
material sofre deformação plástica a partir do deslizamento de planos da rede. 
 
Assim, em comparação com um material sem discordâncias, o deslizamento de planos em um material 
com pequena quantidade de discordâncias exigirá menos energia, reduzindo sua resistência à 
deformação plástica. 
 
No entanto, se uma grande quantidade de discordâncias é criada em um material (p.ex. durante o 
encruamento), estas discordâncias vão interagir e seu movimento será prejudicado, gerando um 
aumento da resistência do material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5) (1,5) 
a. (0,7) Descreva a diferença entre polímeros termo-plásticos e termo-rígidos do ponto de vista da estrutura 
molecular e de suas propriedades. 
 
 Termoplásticos 
- Escoam e se deformam quando aquecidos; 
- Cadeias lineares ou ramificadas; 
- Força de Van der Waals conecta cadeias, podendo ser rompidas termicamente (deslizamento 
das cadeias); 
- São recicláveis. 
 
 Termorrígidos 
- Não se tornam maleáveis com a temperatura; 
- Redes 3D e ligações cruzadas; 
- São recicláveis (mais limitados que termoplásticos). 
 
b. (0,8) Explique o processo de vulcanização da borracha. O que ocorre com as moléculas poliméricas e 
quais são as conseqüências sobre as propriedades do material? 
 
 A introdução de enxofre promove a ligação cruzada entre cadeias, acarretando no 
endurecimento da borracha.