RESOLUÇÃO DA 1 LISTA DE EXERCÍCIOS

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Resolução da 1ª Lista de Exercícios de Caldeiraria 
 
Recife, 14 de abril de 2014 
Universidade Federal de Pernambuco 
Centro de Tecnologia e Geociências 
Departamento de Engenharia Mecânica 
Prof. Rogério Pontes 
Considerando as interações eletrostáticas e a trajetória de menor 
esforço para o deslocamento de um átomo sobre um plano, 
justifique por que os materiais se deformam sempre por 
deslizamento de planos, segundo uma direção compacta. 
 
Porque as direções compactas apresentam uma maior 
densidade linear quando comparadas às outras direções 
para uma mesma distância, e com isso demandam uma 
menor energia para o deslizamento de planos. 
 
1ª QUESTÃO 
A nível de escala atômica, que mecanismos intervêm em 
temperaturas elevadas para reduzir a tensão de escoamento 
de metais e ligas? 
Devido ao movimento vibratório dos átomos, parte da energia interna que 
se encontra armazenada é liberada com o movimento das discordâncias, 
como resultado de um aumento da difusão atômica em temperaturas 
elevadas, sendo esta etapa denominada de “Recuperação”. Mesmo 
após a recuperação estar completa, os grãos ainda se apresentam em 
um estado de energia de deformação relativamente elevado, ocorrendo a 
“Recristalização”, que é a formação de um novo conjunto de grãos 
equiaxiais (que possuem dimensões aproximadamente iguais em todas 
as direções) e livres de deformação que têm baixa densidade de 
discordâncias e que são característicos das condições anteriores ao 
processo de trabalho a frio; a força motriz para produzir essa nova 
estrutura de grão é a diferença que existe entre as energias internas do 
material deformado e do material não deformado; os novos grãos se 
formam como núcleos muito pequenos e crescem até que consumam por 
completo o seu material de origem, em processos que envolvem difusão 
de curto alcance. 
Após a conclusão da recristalização, os grãos livres de deformações 
continuarão a crescer se a amostra do metal for deixada a uma 
temperatura elevada; esse fenômeno é denominado “Crescimento do 
Grão”. 
 
2ª QUESTÃO 
Como poderíamos justificar o aumento contínuo da tensão de 
escoamento durante a deformação plástica? 
Ao aplicar um esforço de deformação, inicialmente, praticamente todos os 
planos paralelos e alinhados com o eixo de deformação se deformam 
numa única direção de modo que as discordâncias transladam livremente, 
sem interagir umas com as outras, e a tensão de escoamento permanece 
praticamente constante ao longo deste estágio de deformação. Depois que 
terminam todas as possibilidades de deslizamento de um único sistema, 
outros sistemas, com direções próximas ao carregamento (carga externa), 
passam a deslizar; as discordâncias destes diferentes sistemas passam a 
interagir umas com as outras (além de interagir com outros defeitos), 
gerando barreiras que gradativamente elevam a tensão de escoamento do 
material, e o comprimento de deslizamento é encurtado e o encruamento 
cresce quase que linearmente. O aumento da densidade de barreiras 
formadas continua até que o campo interno de tensões em torno das 
barreiras formadas se torna tão intenso que se produz a “escalagem”, onde 
as discordâncias bloqueadas escapam das barreiras e voltam a deslizar, 
possibilitando mais deformação, porém, com a taxa de deformação menor 
que no estágio anterior (este processo é também chamado de 
“Recuperação Dinâmica” e é extremamente dependente da temperatura). 
3ª QUESTÃO 
Em relação à deformação plástica, explique quais são os 
efeitos gerados pelas segundas fases precipitadas na 
formação de uma liga metálica. 
Atuam na matriz como um obstáculo físico ao movimento das 
discordâncias, elevando a tensão de cisalhamento, necessária para 
provocar, ou dar continuidade à deformação plástica, ou seja, um efeito 
de aumento do grau de encruamento e da taxa de encruamento. 
4ª QUESTÃO 
Solubilização e Precipitação 
Deseja-se dobrar uma chapa de aço em um formato qualquer, e dispõe-se das 
seguintes situações: 
 
 I) Material solidificado cuidadosamente e praticamente livre de discordâncias; 
 
 II) Material recozido apresentando uma densidade de discordâncias de 106 mm-2; 
 
 III) Material encruado apresentando uma densidade de discordâncias de 1011 mm-2; 
 
Qual das três situações será mais favorável à operação de dobra? Justifique. 
 
A situação mais favorável será a (II), uma vez que tanto a situação (I) 
quanto a situação (III) exigirá um esforço maior para realizar tal 
operação. 
5ª QUESTÃO 
A plasticidade de um material policristalino é maior à medida 
que o tamanho dos grãos aumenta ou diminui? Justifique. 
A plasticidade de um material policristalino é maior à medida que o 
tamanho dos grãos diminui. Observa-se, experimentalmente, que a 
plasticidade de um material policristalino aumenta à medida que o 
tamanho do grão diminui. O grão pequeno torna a deformação mais 
homogênea e, com os gradientes de deformações menores, os 
efeitos da deformação nos contornos distribuem-se mais facilmente 
no interior. 
6ª QUESTÃO 
Um material é deformado plasticamente em duas diferentes 
condições metalúrgicas. Os resultados obtidos foram os seguintes: 
σR1 = 178 MPa e ɛ1 = 25%; σR2 = 173 MPa e ɛ2 = 38%. Quais 
condições metalúrgicas do processo justificam esta diferença? 
Tendo em vista que o material utilizado foi o mesmo, o que 
justifica o fato de no segundo caso ter sido aplicada uma 
tensão menor e ter-se conseguido uma deformação maior 
quando comparado ao primeiro caso, é de que as condições 
metalúrgicas do segundo caso terem sido de trabalho a 
quente, favorecendo uma tensão de escoamento menor. 
 
7ª QUESTÃO 
Explique porque a tensão limite de escoamento é maior para 
os materiais policristalinos do que para os materiais 
monocristalinos. 
Um material policristalino pode ser considerado como um 
agregado de monocristais que se justapõem uns aos outros, 
através de uma interface contendo uma grande quantidade de 
defeitos. No agregado os monocristais são comumente chamados 
de grãos e a interface denomina-se contorno de grão. Os 
contornos de grão têm uma função restritiva em relação à 
deformação. Com isso, a interação das linhas de discordâncias 
com os contornos de grãos e restrições geométricas são 
responsáveis pela tensão limite de escoamento ser maior para os 
materiais policristalinos do que para os materiais monocristalinos. 
8ª QUESTÃO 
Os três principais mecanismos de aumento de resistência dos metais 
monofásicos são a redução do tamanho do grão, formação de ligas por 
solução sólida e o encruamento. A esse respeito, considere as 
afirmativas a seguir e julgue como verdadeiro (V) ou falso (F). 
 
( ) A habilidade de um metal ser deformado de maneira plástica 
depende da habildade das discordâncias em se moverem. 
 
( ) A restrição ou impedimento do movimento de discordâncias 
confere maior dureza e mais resistência a um material. 
 
( ) Os metais com pureza elevada são, em geral, mais duros e mais 
resistentes do que as ligas que são compostas pelo mesmo metal de 
base. 
 
( ) O encruamento é o fenômeno segundo o qual um metal dúctil se 
torna mais duro e mais resistente quando submetido a uma 
deformação plástica. 
9ª QUESTÃO 
V 
V 
V 
F 
Em relação às ligas de ferro-carbono e considerando um processo 
de resfriamento lento, julgue as proposições a seguir como 
verdadeiro (V) ou falso (F). 
 
( ) Para teores de carbono inferiores a 0,77%, as ligas de ferro-
carbono são constituídas, à temperatura ambiente, de ferrita e 
perlita. 
 
 
( ) Para teores de carbono entre 0,77% e 2,11%, as ligas de ferro-
carbono são constituídas, à temperatura ambiente, de perlita e 
cementita. 
 
( ) Para teores de carbono acima de 0,77%, as ligas de ferro-
carbono são constituídas, à temperatura ambiente, de perlita.e 
cementita. 
 
10ª QUESTÃO 
V 
F 
À temperatura ambiente,para teores menores que 0,008% em peso de 
carbono, tem-se somente ferrita. 
 
F 
Isso é válido para concentrações de carbono de até 2,11%.