Atividade de Pesquisa 02

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Materiais de Construção Mecânica
Aluno (a): Luis Alfredo de Lima
Data: 29/08/2023
Atividade de Pesquisa 02
ORIENTAÇÕES:
· Esta Atividade contém 08 questões, totalizando 10 (dez) pontos.
· Ler atentamente as instruções contidas no documento é de fundamental importância na realização da avaliação.
· Para esta atividade o aluno poderá utilizar-se das ferramentas de pesquisas como: internet, artigos científicos, manuais técnicos, livros e literaturas disponibilizadas em nossa biblioteca.
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Bons Estudos!
QUESTÕES
1. Smith e Hashemi (2012) comentam que pelo fato da perlita ser resultante da austenita, cuja composição é eutetoide, ela está presente na mesma quantidade da austenita eutetoide transformada. Os autores também ressaltam que as propriedades mecânicas da perlita são intermediárias entre a ferrita (mole e dúctil) e a cementita (dura e frágil). Callister (2002) comenta que em se tratando da reação eutetoide, os aços resfriados lentamente podem ser divididos em três categorias, quais são?
· Aços Ferríticos-Pérolaíticos (Aços Hipoeutetoides): Esses aços contêm uma quantidade menor de carbono (geralmente até cerca de 0,76%) e, quando são resfriados lentamente, passam por uma transformação de fase que resulta em uma microestrutura composta por grãos de ferrita (ferro com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado) e uma fase de perlita, que é uma mistura lamelar de ferrita e cementita (carboneto de ferro). Aços desse tipo costumam ter boa usinabilidade e tenacidade.
· Aços Perlíticos (Aços Eutetoides): Esses aços possuem um teor de carbono em torno de 0,76%. Ao serem resfriados lentamente, eles sofrem uma transformação eutetóide, onde a austenita se transforma completamente em perlita. A perlita é uma estrutura lamelar composta por camadas alternadas de ferrita e cementita. Esses aços tendem a ter uma boa combinação de resistência e tenacidade.
· Aços Martensíticos: Esses aços possuem um teor de carbono relativamente baixo ou médio, mas são resfriados rapidamente (geralmente com um resfriamento rápido conhecido como têmpera) para evitar a formação da fase perlita ou outras estruturas. Isso resulta na formação de uma microestrutura martensítica, que é uma estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado. Os aços martensíticos tendem a ser muito duros e possuem alta resistência, mas podem ser mais frágeis em comparação com as outras categorias de aços.
2. Marque Verdadeiro ou Falso referente à questão abaixo:
(V) Fases presentes: a 1200°C, tem-se duas fases, no caso α e β. Proporção presente (precisamos ir ao lado contrário): qual a porcentagem de α e β no ponto a 1200°C. Para isso, utiliza-se a regra da alavanca, sendo que para cada fase, segue-se para a esquerda e para a direita, até chegar à fronteira. % de α: (60 – 40) / (60 - 27) = 0,60 = 60% Logo, sabemos que a porcentagem de β deverá, obrigatoriamente, ser de 40%, uma vez que a soma de ambos deve totalizar 100%. Contudo, para facilitar o entendimento, o cálculo é apresentado da mesma forma: 
% de β: (40 – 27) / (60 – 27) = 0,40 = 40% 
Composição: visa-se saber quanto da fase A e quanto da fase B é encontrada em α e em β. Para composição, o diagrama é analisado para o lado certo. �
· % de α: possui 27% de B e 73% de A. � 
· % de β: possui 60% de B e 40% de A.
3. A nucleação ocorre mais facilmente nas interfaces já existentes na microestrutura, minimizando, assim, a energia superficial. Dessa maneira, a fase precipitada forma núcleos heterogêneos mais facilmente, nucleando-se nos contornos de grãos e em outros defeitos (ASKELAND; WRIGHT, 2015). Existem quantos tipos de nucleação. Detalhe?
Existem dois tipos principais de nucleação, nucleação homogênea e nucleação heterogênea. Ambos descrevem diferentes cenários em que a formação de novas fases ocorre a partir de uma fase matriz, como a formação de cristais a partir de um líquido ou de uma fase gasosa.
· Nucleação Homogênea: Neste tipo de nucleação, a nova fase (geralmente cristais sólidos) se forma diretamente na matriz, sem a necessidade de qualquer superfície ou impureza para atuar como local de nucleação. É um processo mais raro e geralmente requer condições muito específicas para ocorrer. A nucleação homogênea envolve a formação de pequenos aglomerados da nova fase a partir de moléculas ou íons individuais presentes na matriz.
· Nucleação Heterogênea: Na nucleação heterogênea, a nova fase se forma preferencialmente em superfícies ou interfaces já existentes na matriz. Isso ocorre porque a presença de tais superfícies reduz a energia necessária para a formação dos núcleos da nova fase. A fase precipitada (ou nova fase) forma núcleos nas interfaces devido à redução da energia superficial. Isso pode ocorrer nos contornos de grãos, interfaces de diferentes materiais, ou mesmo em defeitos microscópicos na matriz. A nucleação heterogênea é mais comum do que a nucleação homogênea e é frequentemente observada em processos de solidificação, precipitação de fases e outras transformações de materiais.
4. As operações de aquecimento e resfriamento controlados, que visam afetar as características dos aços e ligas especiais, são denominados tratamentos térmicos, cujos principais objetivos são?
 Os tratamentos térmicos são operações de aquecimento e resfriamento controlados aplicados a metais, incluindo aços e ligas especiais, com o objetivo de alterar suas características microestruturais e, consequentemente, suas propriedades mecânicas e físicas. Esses tratamentos são realizados em etapas específicas durante o processo de fabricação ou mesmo após a fabricação para otimizar as propriedades desejadas do material. Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são:
· Modificar a Microestrutura
· Ajustar Propriedades Mecânicas
· Eliminar Tensões Residuais
· Melhorar a Usinabilidade
· Ajustar a Resistência à Corrosão
· Controlar a Temperabilidade
· Melhorar a Estabilidade Dimensional
5. Após resfriamento muito lento das ligas ferro-carbono, as fases presentes podem ser identificadas no diagrama de fases Fe-Fe3C, para diferentes temperaturas e composições de até 6,67% de carbono. De acordo com Smith e Hashemi (2012). Detalhe com base no material de aula qual o diagrama apresenta em fase solida referente à Cementita (Fe3C)?
 O diagrama Fe-Fe3 apresenta as seguintes fases sólidas: ferrita-a, austenita(Y), cementita (Fe-3c) e ferrita-ᵟ.Cementita (Fe3C): composto intermetálico que apresenta limites desolubilidade desprezíveis e possui uma composição de 6,67% de carbono e93,3% de ferro. A cementita é caracterizada por ser um composto duro e frágil. A figura abaixo apresenta a forma como ocorre essa transformação defases
 
6. Os principais objetivos dos diferentes tipos de tratamentos térmicos são? 
 Tratamentos térmicos têm objetivos específicos relacionados à modificação das propriedades dos materiais metálicos, como aços e ligas especiais. Aqui estão os principais objetivos de alguns dos tipos mais comuns de tratamentos térmicos:
· Recozimento: O objetivo principal do recozimento é aliviar tensões internas, melhorar a ductilidade e a usinabilidade, reduzir a dureza excessiva após processos de conformação a frio e homogeneizar a microestrutura. Isso é alcançado por meio de aquecimento lento até uma temperatura adequada e resfriamento lento no forno.
· Normalização: A normalização tem como objetivo reduzir as tensões residuais resultantes do processo de fabricação, melhorar a usinabilidade e obter uma microestrutura mais refinada e uniforme. O material é aquecido acima da temperatura crítica superior e, em seguida, resfriado em ar.
· Têmpera:A têmpera visa aumentar a dureza e a resistência do material, resultando em uma microestrutura martensítica. O material é aquecido acima da temperatura crítica superior e, em seguida, resfriado rapidamente em um meio de resfriamento, como água ou óleo.
· Revenimento: Após a têmpera, o revenimento é realizado para reduzir a fragilidade e melhorar a tenacidade do material. Isso é alcançado através do aquecimento a uma temperatura intermediária seguido de resfriamento controlado.
· Recristalização: A recristalização visa eliminar deformações a frio e refinar a microestrutura após processos de conformação a frio. O material é aquecido a uma temperatura abaixo da temperatura crítica superior, onde novos grãos se formam.
· Cementação: A cementação é um tratamento para aumentar a dureza da superfície do aço, adicionando carbono à camada externa. Isso é feito aquecendo o aço em um ambiente rico em carbono, como carboneto de cálcio.
· Nitretação: A nitretação é usada para aumentar a dureza e a resistência à corrosão da superfície do aço, introduzindo nitrogênio na camada externa. O material é aquecido em uma atmosfera rica em nitrogênio.
7. O trabalho a quente é a etapa inicial na conformação mecânica da maioria dos metais e ligas. Entre as vantagens do trabalho a quente, Rocha (2012) cita?
· Redução da Força Necessária
· Melhoria da Ductilidade
· Redução da Tensão na Ferramenta
· Menos Encruamento
· Melhor Acabamento Superficial
· Menos Recuo Elástico
· Melhor Homogeneização
· Redução da Tendência à Fragilização a Frio
· Formação de Peças Complexas
8. As ligas ferrosas são aquelas em que o ferro é o constituinte principal, e incluem os aços e o ferro. Os aços são ligas-carbono que podem conter outras concentrações de elementos de formação de liga, existindo milhares de ligas que possuem composições ou tratamentos térmicos diferentes. De modo geral, os aços são compostos por 98,5% de ferro (Fe) e entre 0,5% e 1,7% de carbono (C). É comum também os aços apresentarem traços de silício (Si), enxofre (S) e fósforo (P). Callister Junior e Rethwisch (2014) comentam que alguns dos aços mais comuns são classificados de acordo com a sua concentração de carbono (baixa liga). Detalhe e cite exemplos dos tipos de aços de médio carbono?
· Aço 1035: Este aço contém cerca de 0,35% de carbono. Ele é utilizado em componentes que necessitam de uma boa combinação de resistência e tenacidade, como engrenagens, virabrequins e peças estruturais.
· Aço 1045: Este é um aço de médio carbono muito comum. Ele contém cerca de 0,45% de carbono. O aço 1045 é frequentemente usado em peças que requerem uma combinação de resistência e tenacidade, como engrenagens, eixos, pinos e peças forjadas.
· Aço 1050: Outro aço de médio carbono, o aço 1050 possui cerca de 0,50% de carbono. Ele é usado em uma variedade de aplicações, desde molas e peças forjadas até componentes para maquinaria.
· Aço 1060: Com cerca de 0,60% de carbono, o aço 1060 é utilizado principalmente em produtos como lâminas de facas, machados e peças que requerem dureza e resistência.
· Aço 1141: Com cerca de 0,40% a 0,48% de carbono, esse aço possui adição de elementos como enxofre e fósforo para melhorar a usinabilidade. Ele é frequentemente usado em peças que requerem usinagem de alta velocidade.
Atividade de Pesquisa 02: Materiais de Construção Mecânica