Avaliação Final (Discursiva) - Ciência e Propriedade dos Materiais

Prévia do material em texto

Avaliação Final (Discursiva) - Ciência e Propriedade dos Materiais 
1 - As ligas são obtidas através da adição de impurezas, elementos de átomos de 
diferentes metais. Esses átomos adicionados intencionalmente podem ficar em solução 
sólida e/ou fazer parte de uma segunda fase. Sobre as soluções sólidas, responda aos 
seguintes questionamentos: 
 a) Em uma liga, qual elemento é classificado como soluto e qual é classificado como 
solvente? 
 b) O que é uma solução sólida substitucional? Qual a relação existente entre uma 
solução sólida substitucional e os raios do soluto e solvente? 
c) O que é uma solução sólida intersticial? Qual a relação existente entre uma solução 
sólida intersticial e os raios do soluto e solvente? 
 
Resposta esperada 
a) Numa liga composta por dois elementos, o elemento presente em menor concentração 
é o soluto e o elemento de maior concentração é o solvente. 
 
b) Numa solução sólida substitucional, átomos da rede cristalina do solvente são 
substituídos por átomos do soluto. Uma substituição do tipo substitucional ocorre mais 
facilmente se os raios atômicos do soluto e solvente possuírem tamanhos semelhantes. 
 
c) Numa substituição sólida intersticial, átomos de soluto ocupam os espaços vazios ou 
interstícios existentes na rede cristalina do solvente. Uma substituição do tipo 
intersticial ocorre mais facilmente se o raio atômico do soluto for muito menor que o 
raio atômico do solvente, facilitando sua incorporação nos interstícios da rede cristalina. 
 
2 - Um componente de uma bicicleta profissional para competições consiste em um eixo 
cilíndrico de diâmetro 25 mm, com comprimento de 150 mm. O critério estabelecido 
para o projeto é que o eixo deverá apresentar uma massa de no máximo 0,750 Kg, e 
suportar uma força trativa de 300 kN. Os materiais disponíveis para a fabricação do eixo 
são: 
 
Aço (Resistência à tração: 650 MPa; 
densidade: 7870 kg/m3). 
Alumínio (Resistência à tração: 48 MPa; densidade: 2700 kg/m3). 
 
A partir desses dados, responda aos seguintes questionamentos: 
 
a) Qual(is) material(is) atende(m) ao requisito de massa máxima? Justifique. 
 
b) Qual(is) material(is) atende(m) ao requisito mecânico? Justifique. c) Qual material 
deve ser selecionado para a aplicação? (Atende a ambos os requisitos). 
Resposta esperada 
A) Alumínio = m = 2700 x 3.14.(0,025^2) / 4x015m = 0,198kg < 0,750 kg logo o 
Alumínio atendeu aos requisitos da massa máxima. Aço = 7870 x 
3,14,(0,025^2)/4x0,15m = 0,579 kg < 0,750 kg logo o aço atende aos requisitos da 
massa máxima. B) Alumínio = F = 48 x 3,14x(25^2)/4 = 23550N < 300KN O alumínio 
não atendeu aos requisitos mecânicos. Aço = F 650 x 3,14x(25^2)/4 = 318906N 
>300KN O aço atendeu aos requisitos mecânicos. C) O aço foi o único material que 
atendeu aos dois requisitos, será o selecionado para aplicação.