Tema 4 - Fratura por fluência Exercício

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Questões
Exercicio
Fratura Por Fluência
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�IESES �  2017 �  Adaptada). No desenvolvimento de um projeto de
engenharia, cabe ao engenheiro considerar diversos aspectos, como a
escolha do material ou a utilização de elementos que mitiguem o efeito
do ambiente ou do carregamento externo específico e vida útil de um
componente. Após a leitura do enunciado apresentado a seguir,
identifique a afirmação correta: A deformação permanente de materiais
quando estes são sujeitos a cargas ou tensões constantes e está em
função do tempo, é chamada de:
Fadiga.
Tenacidade à fratura.
Fluência.
Deformação plana.
Temperabilidade.
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra C Confira o gabarito comentado!
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A
B
C
D
Opa! A alternativa correta é a letra C. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
O fenômeno da fadiga associa-se a carregamento cíclicos de um
componente, enquanto a tenacidade à fratura pode ser avaliada
por meio do ensaio de impacto. O estado de deformação plana é
uma condição para determinar valores característicos para o
material (tenacidade à fratura) e a temperabilidade auxilia a
determinar, por exemplo, a profundidade de formação da
martensita, por têmpera. A fluência é um fenômeno que ocorre em
temperaturas elevadas, maiores que 40% da temperatura de fusão
do material, sob tensão constante. O ensaio avalia a deformação
plástica que ocorre no CP ao longo do tempo, em geral, até que
ocorra a ruptura. 
2 Marcar para revisão
�CESGRANRIO �  2011 �  Adaptada). No desenvolvimento de um projeto
de engenharia, cabe ao engenheiro considerar diversos aspectos,
como a escolha do material ou a utilização de elementos que mitiguem
o efeito do ambiente ou do carregamento externo específico e vida útil
de um componente. Na seleção de aços para emprego em
equipamentos de indústria petroquímica que operam em elevadas
temperaturas (acima de 400°C�, qual é, tipicamente, a propriedade
mais importante a ser observada?
Temperabilidade
Tenacidade à fratura
Temperatura de transição dúctil -  frágil baixa
Resistência ao impacto
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E
A
Resistência à fluência
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra E. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
Em regra, materiais em que as condições de serviço apresentam
temperaturas elevadas, devem ser uma preocupação do projetista,
devido ao fenômeno da fluência. A temperabilidade relaciona-se
com a capacidade de o aço transformar austenita em martensita,
no tratamento térmico denominado têmpera. A resistência ao
impacto correlaciona-se às cargas dinâmicas e, a temperatura
dúctil - frágil mostra a faixa de temperatura em que materiais
dúcteis, à temperatura ambiente, comportam-se como frágeis, a
baixas temperaturas.
3 Marcar para revisão
No desenvolvimento de um projeto de engenharia, cabe ao engenheiro
considerar diversos aspectos, como a escolha do material ou a
utilização de elementos que mitiguem o efeito do ambiente ou do
carregamento externo específico e vida útil de um componente. Por
exemplo, a turbina do motor a jato de um avião comercial funciona
aspirando ar na parte frontal, na sequência, ocorrendo a queima do
combustível e, por fim, os gases que saem pela parte posterior
impulsionam o avião. Dessa forma, um dos aspectos relevantes é a
temperatura elevada, durante muitas horas, de funcionamento da
turbina. Algumas peças são feitas com ligas especiais para evitar,
principalmente:
A fratura por fluência devido às altas temperaturas de
trabalho.
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B
C
D
E
A fratura por fluência devido a variação de pressão existente
no ar que entra e sai da turbina.
A fratura por fadiga devido às altas temperaturas que ficam
submetidas em serviço.
A fratura por fadiga devido à grande expansão no ar que entra
pela turbina.
A fratura frágil catastrófica oriunda do fenômeno de fluência
devido às altas temperaturas
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra A. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A fratura por fluência está associada às condições para que o
fenômeno ocorra, ou seja, condições de serviço em altas
temperaturas durante um tempo considerável. Dessa forma, alguns
componentes da turbina devem ser feitos de ligas especiais que
aumentem à resistência à fluência. Em regra, a fratura por fluência
tem o comportamento dúctil. A fratura por fadiga está associada a
carregamento mecânico cíclico.
4 Marcar para revisão
�CESGRANRIO �   2008 � Adaptada). No desenvolvimento de um
projeto de engenharia, cabe ao engenheiro considerar diversos
aspectos, como a escolha do material ou a utilização de elementos que
mitiguem o efeito do ambiente ou do carregamento externo específico
e vida útil de um componente. A determinação das propriedades
mecânicas de um material é realizada por meio de vários ensaios O
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A
B
C
D
mecânicas de um material é realizada por meio de vários ensaios. O
gráfico esquemático abaixo é típico do ensaio de fluência nos materiais
metálicos. Nele, podem-se observar os estágios da curva de fluência e
a influência da temperatura no comportamento dos materiais.
Fonte: CESGRANRIO �  2008 �  Petrobras �  Profissional Júnior -
 Engenharia Mecânica.
A respeito da influência da temperatura no ensaio de fluência,
são feitas as seguintes afirmativas:
I� Para o ensaio realizado na temperatura T maior que T , a taxa do
estágio estacionário aumenta, este se torna muito curto e a ruptura
ocorre rapidamente.
I� Para o ensaio realizado na temperatura T menor que T , a taxa de
deformação do estágio estacionário diminui e este se torna muito
longo.
I� Para o ensaio realizado na temperatura T menor que T , a taxa de
deformação do estágio estacionário aumenta e acelera o processo
de ruptura.
São corretas:
C B
A B
A B
Apenas a afirmativa I
Apenas a afirmativa II
Apenas a afirmativa III
Apenas as afirmativas I e II
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E
A
B
Apenas as afirmativas II e III
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra D. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A temperatura do ensaio de fluência é uma variável importante e
que possui grande influência. O aumento da temperatura, como
ocorre de TB para TC, eleva a taxa de deformação da fase
secundária, diminuindo o tempo de ruptura do CP. De maneira
inversa, como ocorre em TA, menor que TB, a taxa de deformação
diminui, aumentando-se o tempo de ruptura.
5 Marcar para revisão
No desenvolvimento de um projeto de engenharia, cabe ao engenheiro
considerar diversosaspectos, como a escolha do material ou a
utilização de elementos que mitiguem o efeito do ambiente ou do
carregamento externo específico e vida útil de um componente. A
determinação das propriedades mecânicas de um material é realizada
por meio de vários ensaios. No estudo do comportamento de materiais
em fluência (altas temperaturas), é possível a confecção de várias
curvas, como por exemplo, o Mapa de Mecanismos de Deformação
�MMD�. A respeito desse gráfico, é correto afirmar que:
É um gráfico deformação versus temperatura dividido em
regiões que apresentam os mecanismos dominantes na
fluência;
É um gráfico tensão versus temperatura em que são
apresentadas regiões dos mecanismos dominantes na
fluência;
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C
D
E
;
É um gráfico tensão versus temperatura em que é possível
determinar o parâmetro de Larson-Miller para se estimar o
tempo de ruptura por fluência;
É um gráfico deformação versus temperatura em que é
possível determinar a taxa temporal de deformação, ou seja, a
velocidade de fluência;
É um gráfico utilizado exclusivamente para cerâmicos
avançados com alta resistência a fluência auxiliando o
projetista na determinação do tempo de ruptura.
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra B. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
Um dos gráficos possíveis para apresentação do fenômeno da
fluência é o Mapa de Mecanismos de Deformação �MMD� que
consiste num gráfico em que os eixos são tensão e temperatura.
No primeiro quadrante são apresentadas algumas regiões que
combinam, por exemplo alta temperatura e baixa tensão, em que
são identificados os principais e predominantes fenômenos que
ocorrem durante a fluência.
6 Marcar para revisão
�CESGRANRIO � 2014 � Adaptada ). No desenvolvimento de um projeto
de engenharia, cabe ao engenheiro considerar diversos aspectos,
como a escolha do material ou a utilização de elementos que mitiguem
o efeito do ambiente ou do carregamento externo específico e vida útil
de um componente. Materiais que atuam sob condições de trabalho a
altas temperaturas devem possuir propriedades que garantam
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A
B
C
D
E
altas temperaturas devem possuir propriedades que garantam,
prioritariamente, resistência à:
corrosão
fadiga
erosão
fluência
fragilização por hidrogênio
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra D. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
Os fenômenos citados nas opções apresentam características
distintas, nas condições de serviço. A corrosão de um componente
está associada a ambiente agressivos, como a água marinha. Na
fadiga, existe um carregamento cíclico em que a fratura se
propaga, levando à ruptura do componente. A erosão pode ocorrer
por líquidos com partículas que são transportados em tubulações
com mudanças bruscas de seções ou na direção. A fragilização por
hidrogênio corre nos contornos do grão, levando à fratura
intergranular. A fluência é o fenômeno associado a elevadas
temperaturas e com carga constante sobre o componente.
7 Marcar para revisão
�FGV �  2021 �  IMBEL � Adaptado). No desenvolvimento de um projeto
de engenharia cabe ao engenheiro considerar diversos aspectos
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A
B
C
D
E
de engenharia, cabe ao engenheiro considerar diversos aspectos,
como a escolha do material ou a utilização de elementos que mitiguem
o efeito do ambiente ou do carregamento externo específico e vida útil
de um componente. Quanto ao efeito da temperatura e do nível de
tensão na fluência do material que compõe um elemento estrutural,
analise as afirmativas a seguir e assinale �V� para a verdadeira e �F�
para a falsa. (    � O aumento da temperatura implica um aumento da
deformação instantânea inicial no elemento. (    � O aumento do nível
de tensão imposto à estrutura leva a uma redução na taxa de fluência
em regime estacionário. (    � A redução da temperatura e do nível de
tensão impostos diminui o tempo de vida até a ruptura. As afirmativas
são, na ordem apresentada, respectivamente,
V �  V �  V.
V �  F �  V.
V �  F �  F.
F �  V �  V.
F �  F �  V.
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra C. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
No ensaio de fluência, em sua curva resposta, percebe-se a
deformação instantânea no gráfico que aumenta com a elevação
da temperatura do ensaio ou da tensão aplicada. O aumento da
tensão aplicada ao CP, durante o ensaio de fluência, torna a
inclinação da fluência secundária ou estacionária ¿mais vertical¿,
ou seja, com maior taxa temporal de fluência. Os fenômenos que
ocorrem na fluência são ativados termicamente. Portanto, para
temperaturas de ensaios menores o tempo para a ruptura
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A
B
C
D
E
temperaturas de ensaios menores, o tempo para a ruptura
aumenta.
8 Marcar para revisão
�CESGRANRIO �  2011 �  Adaptada)  No desenvolvimento de um projeto
de engenharia, cabe ao engenheiro considerar diversos aspectos,
como a escolha do material ou a utilização de elementos que mitiguem
o efeito do ambiente ou do carregamento externo específico e vida útil
de um componente. A determinação das propriedades mecânicas de
um material é realizada por meio de vários ensaios. Geralmente, esses
ensaios são destrutivos, pois promovem a ruptura ou a inutilização do
material. É exemplo de ensaio destrutivo
a fluência
a análise de vibrações
o ultrassom
os raios X
os líquidos penetrantes
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra A. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
Dos cinco ensaios citados, quatro são não destrutivos �END�, visto
que podem ser realizados na peça que posteriormente será
utilizada. O ensaio de líquidos penetrantes, por exemplo, é utilizado
para a detecção de defeitos superficiais enquanto o de raios X
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A
B
C
D
E
para a detecção de defeitos superficiais, enquanto o de raios X
detecta defeitos internos. A fluência é um ensaio conduzido sob
altas temperatura e tensão constantes, deformando plasticamente
o CP e, por vezes, chegando à ruptura. Tanto a deformação
plástica como a ruptura o incluem como um dos tipos de ensaio
destrutivo.
9 Marcar para revisão
�CESGRANRIO �  2012 �  Adaptado). No desenvolvimento de um
projeto de engenharia, cabe ao engenheiro considerar diversos
aspectos, como a escolha do material ou a utilização de elementos que
mitiguem o efeito do ambiente ou do carregamento externo específico
e vida útil de um componente. Materiais metálicos empregados em
equipamentos de processo, operando em altas temperaturas, devem
possuir resistência à fluência. Essa propriedade do material pode ser
melhorada por meio do(a)
aumento do ponto de fusão e aumento da ductilidade
aumento do módulo de elasticidade e diminuição do tamanho
de grão
aumento da tenacidade e precipitação de segunda fase
adição de elementos de liga e aumento do tamanho de grão
diminuição da temperatura dúctil-frágil e aumento do tamanho
de grão
Questão não respondida
Opa! A alternativa correta é a letra D. Confira o gabarito comentado!
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Gabarito Comentado
As ligas que apresentam elevada resistência à fluência, em geral,
apresentam elevados módulo de elasticidade e temperatura de
fusão. Contudo, para que essas ligas sejam ¿criadas¿ dois
caminhos são tomados: alterações na composição química, por
exemplo, a liga S�590 (ferro, cromo, níquel e cobalto) e processos
de fabricação particulares, como a solidificação direcional que
forma grão colunares (grandes).