Avaliação Discursiva - Ciências e Propriedade dos materiais

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GABARITO | Avaliação Final (Discursiva) - Individual
(Cod.:823205)
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Prova 62306848
Qtd. de Questões 2
Nota 10,00
Os materiais sólidos cristalinos podem ser classificados de acordo com o arranjo de 
seus átomos. Muitos materiais cristalinos apresentam um arranjo geométrico bastante 
simétrico, o sistema cúbico. Dentro do conjunto "sistema cúbico", existem variações de 
arranjos espacial dos átomos do material (arranjos diferentes dos átomos nas arestas e faces 
do cubo), como as estruturas cristalinas CCC e CFC. Com relação ao exposto, responda os 
itens a seguir:
a) Diferencie estrutura atômica de estrutura cristalina.
b) Diferencie estrutura cristalina de sistema cristalino.
Resposta esperada
a) Estrutura atômica se relaciona com o número de nêutrons e prótons presentes no
núcleo atômico, bem como a distribuição dos elétrons ao redor desse núcleo. Já
estrutura cristalina se refere ao arranjo desses átomos no material sólido cristalino.
b) A estrutura cristalina é definida pelo arranjo espacial dos átomos no que chamamos
de célula unitária e também a forma geométrica dessa célula, enquanto sistema
cristalino define somente a geometria da célula unitária. Exemplo: Um material
apresenta a estrutura CFC (cúbica de faces centradas). CFC se refere a uma estrutura
cristalina, pois define a geometria (cúbica) e o arranjo dos átomos nesse cubo. Quando
falamos de estrutura cúbica, estamos tratando de um sistema cristalino (sistema
cúbico). dentro do sistema cúbico são incluídas as variações de arranjo atômico que
definem as estruturas cristalinas. (exemplo: CFC, CCC, CS).
Minha resposta
A) A composição da estrutura atômica é determinada pelo número de prótons e
nêutrons presentes no núcleo do átomo. Por outro lado, a estrutura cristalina se
relaciona ao modo como esses átomos são organizados dentro do material sólido
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cristalino. B) A estrutura cristalina é caracterizada pela organização espacial dos
átomos dentro da célula unitária, assim como pela geometria da própria célula. É
importante destacar que o sistema cristalino está relacionado exclusivamente com a
geometria da célula unitária.
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Parabéns, acadêmico(a)! Sua resposta atingiu os objetivos da questão e você atingiu o
esperado, demonstrando a competência da análise e síntese do assunto abordado,
apresentando excelentes argumentos próprios, com base nos materiais
disponibilizados. Confira no quadro "Resposta esperada" a sugestão de resposta para
esta questão.
Dentre os possíveis tratamentos térmicos dos aços, o processo de têmpera é 
possivelmente o mais conhecido, apresentando uma vasta aplicação na indústria metal 
mecânica. Através dele, é possível transformar de forma bastante significativa as 
propriedades mecânicas. O resultado da têmpera, quando bem executada, é bastante 
previsível. No entanto, o aço no estado temperado apresenta algumas desvantagens 
importantes, o que torna para praticamente todos os casos necessária a realização de um 
tratamento complementar, denominado revenido. A combinação desses dois tratamentos 
térmicos é bastante utilizada na melhoria de propriedades de moldes metálicos e 
ferramentas. Especificamente sobre esses tratamentos térmicos, responda:
a) Descreva o processo de têmpera em termos de aquecimento e resfriamento, 
especificando as alterações da estrutura cristalina e da microestrutura.
b) Explique como ocorre o processo de revenido (temperaturas, alterações da 
microestrutura e propriedades) e qual a sua finalidade.
Resposta esperada
a) A têmpera inicia com o aquecimento da peça a uma temperatura acima da linha de
austenitização. Acima dessa temperatura, a estrutura cristalina do aço passa de CCC
para CFC. Quando ocorre essa mudança de estrutura, o aço apresenta uma capacidade
extra de solubilização de carbono. Assim, o carbono antes precipitado na forma de
cementita na temperatura ambiente, é solubilizado na estrutura do ferro. O material é
então resfriado rapidamente até a temperatura ambiente (em água ou óleo), não
havendo tempo suficiente para a precipitação do carbono em cementita, ficando retido
dentro da estrutura do ferro. Como resultado, temos uma nova alteração da estrutura
(TCC), que consiste em uma estrutura CCC com uma das dimensões alongadas. A
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microestrutura gerada é a martensita. Essa estrutura apresenta uma elevada dureza.
Contudo, o material nesse estado apresenta uma baixa capacidade de deformação, em
função das restrições estruturais e microestruturais à movimentação das discordâncias.
b) O revenido é um processo que visa melhorar as propriedades do material temperado.
A microestrutura do aço temperado é composta por martensita, que é uma estrutura
metaestável, e que sofre alterações com a temperatura e com a aplicação de tensões
mecânicas, além de apresentar baixa dutilidade. O revenido consiste em expor o
material a uma temperatura abaixo da temperatura de austenitização (usualmente entre
250 e 650 graus Celsius), de forma a promover a difusão atômica, transformando a
martensita, frágil e instável, em martensita revenida. A microestrutura apresentará as
mesmas fases presentes na condição de resfriamento em equilíbrio (ferrita e
cementita). No entanto, a cementita presente na martensita revenida é mais fina e bem
distribuída, o que contribui para a obtenção de melhores propriedades mecânicas.
Minha resposta
A) A têmpera é iniciada através do aquecimento da peça a uma temperatura acima da
linha de austenitização, pois quando o aço é aquecido a esta temperatura, sua estrutura
cristalina passa de CCC para CFC. Após essa mudança de estrutura, o aço passa a
apresentar uma capacidade extra de solubilização de carbono. Portanto, o carbono
antes precipitado na forma de cementita na temperatura ambiente, é solubilizado na
estrutura do ferro. O material passa por um rápido resfriamento até a temperatura
ambiente (utilizando água ou óleo), não tendo tempo suficiente para a precipitação do
carbono em cementita, permanecendo retido na estrutura do ferro. Assim, resultando
em uma nova alteração da estrutura (TCC) em uma estrutura CCC com uma das
dimensões alongadas. A microestrutura gerada é a martensita que apresenta uma
elevada dureza, porém com uma baixa capacidade de deformação em função das
restrições estruturais e microestruturais à movimentação das discordâncias. B) O
processo de revenimento tem como objetivo aprimorar as propriedades do material que
foi temperado. O aço temperado possui uma microestrutura composta por martensita
que apresenta baixa utilidade, é metaestável, sofre alterações com a temperatura e com
a aplicação de tensões mecânicas. O processo de revenido é feito expondo o material a
uma temperatura abaixo da temperatura de austenitização (geralmente entre 250 e
650°C), promovendo a difusão atômica e transformando a martensita (frágil e instável)
em martensita revenida. A microestrutura da martensita revenida continuará com as
mesmas fases presentes na condição de resfriamento em equilíbrio (ferrita e
cementita). Porém, com a cementita melhor distribuída e de forma mais fina,
contribuindo para a obtenção de melhores propriedades mecânicas.
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Parabéns, acadêmico(a)! Sua resposta atingiu os objetivos da questão e você atingiu o
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apresentando excelentes argumentos próprios, com base nos materiais
disponibilizados. Confira no quadro "Resposta esperada" a sugestão de resposta para
esta questão.
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