Atividade de pesquisa 02 - Ciência dos Materiais

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Atividade de Pesquisa 02: Ciência dos Materiais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 - Fale sobre a fabricação do ferro gusa e qual a sua importância na fabricação do aço. 
R: 
A fabricação do ferro gusa é um processo crucial na indústria siderúrgica, realizado em altos-fornos, 
onde o minério de ferro é reduzido com coque para obter uma liga de ferro e carbono com alto teor de 
carbono. O ferro gusa é inadequado para a maioria das aplicações devido à sua alta concentração de 
carbono e impurezas, mas é essencial na produção do aço. O ferro gusa é usado como matéria-prima na 
etapa de conversão, onde é transformado em aço, permitindo a produção de diferentes tipos de aço com 
propriedades específicas para diversas aplicações industriais. O aço é um material versátil e 
amplamente utilizado em diversas indústrias, tornando o ferro gusa uma base essencial para a sociedade 
moderna. 
 
2 - Comente sobre os efeitos do carbono no ferro, fale sobre as propriedades adquiridas e modificadas 
com o aumento do teor de carbono. 
R: 
Ferro puro (teor de carbono muito baixo): É macio, dúctil e com baixa resistência mecânica. Não é 
adequado para uso estrutural. 
 
Ferro com baixo teor de carbono (0,02% a 0,25%): Também conhecido como ferro maleável, é mais 
resistente do que o ferro puro, mas ainda é relativamente dúctil. 
 
Ferro com teor médio de carbono (0,25% a 0,6%): Apresenta maior resistência mecânica, porém com 
alguma redução na ductilidade. 
 
Ferro com alto teor de carbono (0,6% a 2,1%): Conhecido como ferro gusa, é mais duro e quebradiço 
do que o aço, tornando-o impróprio para muitas aplicações, mas é essencial para a produção do aço. 
 
Aço (0,02% a 2,1% de carbono): O teor de carbono no aço pode ser ajustado dentro dessa faixa, 
permitindo uma ampla gama de propriedades mecânicas. O aumento do teor de carbono no aço 
geralmente resulta em maior dureza e resistência, mas com redução da ductilidade. 
 
 
Ciência dos Materiais 
Aluno (a): Emanuella Avelar Nunes Data:24/ 07/2023 
Atividade de Pesquisa 02 NOTA: 
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 Atividade de Pesquisa 02: Ciência dos Materiais 
3 - Defina Aço e Ferro Fundido. 
R: 
Aço: O aço é uma liga metálica composta principalmente por ferro e carbono, com teores de carbono 
geralmente variando de 0,02% a 2,1%. Além do carbono, pode conter outros elementos de liga, como 
manganês, cromo, níquel, entre outros. O aço é conhecido por sua versatilidade, sendo amplamente 
utilizado em diversas aplicações industriais, devido às suas propriedades mecânicas ajustáveis, 
combinando resistência, dureza e ductilidade. 
 
Ferro Fundido: O ferro fundido é uma liga de ferro e carbono com teor de carbono geralmente superior 
a 2,1%. É caracterizado por sua alta dureza e quebradiço. Além do carbono, pode conter elementos de 
liga como silício, manganês e fósforo. O ferro fundido é utilizado em aplicações onde a resistência à 
compressão é importante, como em peças de maquinário pesado e componentes estruturais. Existem 
diferentes tipos de ferro fundido, como o cinzento, o branco e o nodular, cada um com propriedades 
específicas. 
 
4 - Fale sobre os Ferros Fundidos, liste os tipos, definindo-os e falando sobre suas propriedades. 
R: 
Ferro Fundido Cinzento: Possui alto teor de carbono (entre 2,5% e 4%) e de silício. Apresenta uma 
microestrutura com grafita na forma de lamelas, conferindo uma coloração cinza à fratura. Suas 
propriedades incluem boa usinabilidade, boa resistência à compressão e baixa tenacidade. É 
comumente usado em peças de maquinários, como carcaças de motores. 
 
Ferro Fundido Branco: Possui teor de carbono semelhante ao ferro fundido cinzento, mas com maior 
quantidade de elementos de liga, como cromo e molibdênio. Sua microestrutura contém carbonetos de 
ferro, resultando em uma fratura branca e brilhante. Esse tipo de ferro fundido é conhecido por sua alta 
dureza, resistência ao desgaste e baixa tenacidade. É usado em aplicações que exigem resistência ao 
desgaste, como rolos para laminadores e algumas peças de máquinas agrícolas. 
 
Ferro Fundido Nodular ou Dúctil: Possui teor de carbono mais baixo (entre 3% e 4%) do que o ferro 
fundido cinzento e a adição de magnésio ou cerâmio, que promove a formação de grafita nodular em 
sua microestrutura. Essa grafita nodular confere maior ductilidade ao material, tornando-o menos 
quebradiço do que os outros tipos de ferro fundido. Apresenta boa resistência mecânica, alta tenacidade 
e é facilmente fundível. É usado em diversas aplicações, como componentes automotivos, tubos, 
cilindros hidráulicos, entre outros. 
 
5 - Fale um pouco sobre a importância do estudo das propriedades mecânicas de materiais. Como essas 
propriedades são determinadas? 
R: 
O estudo das propriedades mecânicas dos materiais é de extrema importância na engenharia e no 
desenvolvimento de novos materiais para diversas aplicações. 
 
Resistência à tração: Refere-se à capacidade do material de resistir a forças de tração, ou seja, quando é 
submetido a uma força que tende a esticá-lo. 
Resistência à compressão: É a capacidade do material de resistir a forças que tendem a comprimi-lo. 
 
Dureza: Indica a resistência do material a penetração ou deformação plástica causada por uma força 
 
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aplicada. 
Tenacidade: Mede a capacidade do material de absorver energia antes de fraturar, combinando 
resistência e ductilidade. 
Resiliência: Representa a capacidade do material de absorver energia quando deformado elasticamente 
e liberá-la quando a força é removida. 
Módulo de elasticidade (ou módulo de Young): Indica a rigidez do material, ou seja, quanto ele se 
deforma em resposta a uma tensão aplicada. 
Ductilidade: Mede a capacidade do material de se deformar plasticamente antes de fraturar. 
Fragilidade: Indica a tendência do material a fraturar sem deformação plástica significativa. 
 
6 - Como é feito um teste de tração, qual se obtém de um teste como esse. Qual a importância desse 
teste? 
R: 
O ensaio de tração é conduzido da seguinte maneira: 
 
Preparação do corpo de prova > Fixação do corpo de prova > Aplicação da carga > Medição da 
deformação > Registro da carga e deformação: 
 
A importância do teste de tração reside no fato de que ele fornece informações cruciais sobre o 
comportamento mecânico do material, incluindo sua resistência, ductilidade, rigideza, elasticidade e 
outros aspectos. Essas informações são fundamentais para a seleção adequada de materiais em projetos 
de engenharia, garantindo que os materiais escolhidos sejam capazes de suportar as tensões e cargas 
esperadas sem falhas prematuras. 
 
7 - O que é limite de escoamento e limite de resistência a tração. 
R: 
Limite de Escoamento: É o ponto no gráfico tensão-deformação onde o material deixa de se comportar 
elasticamente e começa a se deformar plasticamente. Ou seja, é a tensão máxima que o material pode 
suportar sem apresentar deformação permanente após a remoção da carga. Abaixo desse limite, o 
material retorna à sua forma original quando a força é retirada. 
 
Limite de Resistência à Tração: É a tensão máxima que o material pode suportar antes de romper. É o 
ponto mais alto no gráfico tensão-deformação e representa o máximo estresse que o material é capaz de 
resistir na direção de tração. 
 
8 - O que é um tratamento térmico? 
R: 
Um tratamento térmico é um processo controlado de aquecimento e resfriamento de um material sólido, 
como metais ou ligas, em um ambiente controlado, com o objetivo de alterarsuas propriedades físicas e 
mecânicas. 
 
9 - Fale sobre a têmpera. Qual estrutura é obtida depois de temperar um aço? Essa estrutura tem 
aplicação prática? Por que depois da têmpera é normalmente feito o revenimento? 
R: 
A têmpera é um tratamento térmico que envolve o aquecimento do aço a uma temperatura elevada e, 
em seguida, o resfriamento rápido em um meio de resfriamento, como óleo ou água. Esse processo tem 
 
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como objetivo aumentar significativamente a dureza e a resistência mecânica do aço, criando uma 
estrutura chamada martensita. A martensita é uma estrutura cristalina extremamente dura e quebradiça, 
formada durante o resfriamento rápido do aço. 
 
O revenimento é um tratamento térmico que segue a têmpera, onde o aço é aquecido a uma temperatura 
intermediária, abaixo da temperatura de têmpera, mas ainda relativamente alta. Esse aquecimento 
permite que parte da martensita se transforme em ferrita e cementita, resultando em uma estrutura mais 
tenaz e menos quebradiça, chamada de martensita revenida. 
 
O revenimento é realizado após a têmpera para reduzir a fragilidade, convertendo parte da martensita 
em uma estrutura mais tenaz, equilibrando a dureza com a tenacidade, tornando o aço mais adequado 
para aplicações práticas onde são requeridas características mecânicas superiores. 
 
10 - Diferencie cianetação, carbonitretação e boretação. 
R: 
 
Cianetação: 
 
- A cianetação é um tratamento térmico de superfície que envolve a introdução de carbono e nitrogênio 
na camada externa de um material, geralmente aço. 
- O processo é realizado em uma atmosfera contendo cianeto, como o cianeto de sódio. 
- O objetivo é melhorar a resistência ao desgaste e à corrosão, aumentando a dureza da superfície do 
material. 
 
Carbonitretação: 
 
- A carbonitretação é um tratamento térmico de superfície que combina a introdução de carbono e 
nitrogênio na camada externa do material, como o aço. 
- É realizado em uma atmosfera contendo gases ricos em carbono e nitrogênio. 
- A carbonitretação visa melhorar a dureza e a resistência ao desgaste da superfície do material, além de 
melhorar a resistência à fadiga. 
 
Boretação: 
 
- A boretação é um tratamento térmico de superfície que envolve a introdução de boro na camada 
externa de materiais ferrosos, como aço. 
- É geralmente realizado em altas temperaturas em uma atmosfera contendo compostos de boro. 
- A boretação visa aumentar a dureza, a resistência ao desgaste e a resistência ao calor do material. 
 
11 - Defina corrosão e a importância de estuda - lá. 
R: 
A corrosão é o processo pelo qual um material é deteriorado ou danificado devido a reações químicas 
com o meio ambiente ao seu redor. Geralmente, a corrosão ocorre em metais, mas também pode afetar 
outros materiais, como cerâmicas e polímeros, em determinadas condições. 
 
Assuntos que surgem ao estudar a corrosão: 
 
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- Preservação de ativos 
- Segurança 
- Sustentabilidade e meio ambiente 
- Desenvolvimento de materiais 
- Economia 
 
12 - Quais são as oito deferentes formas de corrosão? 
R: 
1 – Corrosão galvânica ou eletroquímica 
2 – Corrosão uniforme 
3 – Corrosão erosão 
4 – Corrosão por frestas 
5 – Corrosão sob tensão 
6 – Corrosão pontual /alveolar 
7 – Corrosão intergranular 
8 – Lixiviação seletiva