Avaliação Final (Discursiva) - Individual_CIENCIAS DOS MATERIAIS

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GABARITO | Avaliação Final (Discursiva) - Individual
(Cod.:656340)
Peso da Avaliação 4,00
Prova 25602733
Qtd. de Questões 2
Nota 8,65
Para a seleção de um determinado material para uma aplicação, muitas vezes, se faz necessário 
considerar a massa final no componente. A peça, nesse tipo de situação, deverá atender aos requisitos 
mecânicos apresentando a menor massa. Isso é particularmente importante quando se trata de 
veículos, pois a maior massa representa maior consumo de combustível. Pretende-se produzir uma 
barra cilíndrica que na aplicação estará solicitada sob tração. A barra foi projetada com diâmetro de 
50 mm e comprimento de 1,5 m, em aço SAE 1020, cuja tensão de escoamento é de 350 MPa. Sabe-
se que esse material possui densidade de 7.870 kg/m3. A barra deve suportar uma força F de 800 kN 
sem apresentar deformação permanente, e uma massa inferior a 20 Kg. Determine:
a) A barra irá suportar a carga pretendida sem apresentar deformação permanente? Justifique.
b) A barra atende ao requisito de peso máximo especificado? Justifique.
Resposta esperada
.
Minha resposta
1) δ=F/A F=δ.A F= 350.(π . 50²/4) F= 687.223,39N F=687,22 KN ou seja menor que 800KN
Sim, pois atende aos requisitos de resistência a deformação permanente 2) d= m/V m=d.V
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A+
Alterar modo de visualização
1
m=7870 . (π . 0,05²/4).1,5 m=23,17Kg/m³ Não, pois para dimensões do projeto a massa
extrapola o limite solicitado
Os diagramas de fase apresentam as composições químicas de ligas e a proporção entre as 
diferentes fases em função da temperatura. No diagrama de fases Fe-C, onde encontram-se as 
principais composições de aços e ferros fundidos comerciais, há regiões com a presença de uma ou 
mais fases, no estado sólido e no estado líquido, para diferentes temperaturas. Ao observarmos uma 
linha vertical no diagrama de fases, partindo de uma temperatura em que haja somente fase líquida, 
até a temperatura ambiente, é possível entender como as fases da microestrutura final são formadas. 
No entanto, em condições de processamento industriais, o estado de equilíbrio previsto no diagrama 
de fases é alterado, formando a denominada estrutura zonada. Explique como ocorre esse efeito na 
microestrutura e as consequências para as propriedades finais do material.
Resposta esperada
A solidificação em um processo industrial não atende às condições de equilíbrio descritas em um
diagrama de fases. Isso ocorre porque as taxas de difusão no estado sólido são bastante inferiores
quando comparadas as de um líquido. Na prática, para que houvesse o equilíbrio, seria
necessário em um tempo excessivamente longo, dependendo de taxas de resfriamento muito
lentas. Essas taxas de resfriamento são economicamente impraticáveis. Como resultado, a
composição química dos grãos formados na solidificação não é homogênea, mas varia do centro
para as bordas do grão, formando a estrutura zonada. Ligas como Cu-Ni podem apresentar
temperaturas de fusão diferentes do presente no diagrama de equilíbrio de fases: as regiões dos
contornos de grão fundirão a uma temperatura abaixo do previsto para a liga no diagrama, o que
pode gerar um problema técnico na aplicação do produto, visto que a fusão parcial nos contornos
de grão pode comprometer a integridade física da peça.
Para resolver esse problema, pode ser tecnicamente conveniente realizar um tratamento térmico
na liga solidificada. Esse processo é realizado aquecendo a peça até uma temperatura próxima e
abaixo da linha "solidus" da liga, onde ocorrem taxas de difusão maiores, mantendo a peça nessa
temperatura para que haja a difusão dos átomos em direção à condição de equilíbrio prevista no
diagrama de fases.
Minha resposta
No diagrama de fases Fe-C o material se altera em função da temperatura e quantidade de
Carbono em sua composição. Iniciando pela Ferrita (ferro puro), apresenta um arranjo CCC de
no máximo 0,022% de carbono até uma temperatura de 912°C. Aumentado essa temperatura,
entre 912°C a 1394°C, teremos a Austenita, de estrutura CFC que comporta até 2,14% de
carbono em sua estrutura, tendo por isso um fator de empacotamento atômico menor em relação
a ferrita, permitindo mais carbono em seus intersìtios. Acima de 1394°C a 1538°C, a estrutura
retorna a ser CFC, sendo chamada de Ferrita Delta, que possui uma capacidade de comportar
0,022% de carbono novamente. Acima dessa temperatura a fase será liquida. Em relação a
composição de carbono quanto mais adicionado a composição mais se altera a composição de
fase. Quando se resfria a partir do liquido, começara apresentar no material 2 fases dependendo
de sua temperatura e quantidade de carbono. Se %p C for de 0,76 a uma temperatura de 727°C
encontra-se o ponto Eutetóide ferrita + cementita (aço comum ao carbono). Se %p C de 4,30
encontra-se o ponto eutetóide austenyta + cementita (ferro fundido). Quanto mais se aumenta a
quantidade de carbono mais eleva a dureza do material, perdendo assim suas características
mecânicas. Composições acima de 6,7%p C não são interessantes para a engenharia.
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