Tema 6 - Análise de superfícies de fratura Execício

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Questões
Exercicio
Análises Da Superfície De Fratura
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1 Marcar para revisão
�UFG � 2015 � Físico � Adaptada). A microscopia óptica, mesmo
apresentando limitações de aumento, é uma ferramenta que auxilia na
elucidação de falhas, como as fraturas. Imagens com resolução
atômica podem ser obtidas pela utilização de elétrons com
comprimento de onda da ordem das distâncias atômicas em sólidos.
Qual é o comprimento de onda, em nm, dos elétrons que são
acelerados com 137 keV?
Dados:
1 eV � 1,6 � 10 J
me � 9,1 � 10 kg
h � 6,6 � 10 J.s
�19
�31
�34
3,3 � 10�1
3,3 � 10�2
3,3 � 10�3
3,3 � 10�4
5
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E
A
B
C
3,3 � 10�5
Questão não respondida
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2 Marcar para revisão
�COVEST � COPSET � 2015 � Adaptada). Os microscópios ópticos e
eletrônicos são equipamentos que permitem a obtenção de imagens
ampliadas do objeto a ser analisado. No caso da microscopia óptica, se
usa a luz e um sistema de lentes para a obtenção da imagem
aumentada, enquanto na microscopia eletrônica, a luz é substituída por
um feixe eletrônico. Sobre essa questão, assinale a alternativa correta.
Embora as técnicas apresentem uma arquitetura diferente, a
profundidade de campo de ambas as técnicas é da mesma
ordem.
Ambas as técnicas apresentam a possibilidade de avaliação
química por EDS.
A resolução da microscopia óptica é bem maior que a
eletrônica, uma vez que o comprimento de onda da luz permite
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D
E
A
, q p p
resolver detalhes menores.
O sistema óptico do microscópio eletrônico de varredura é
mais simples do que o microscópio óptico, consistindo apenas
de um canhão de elétrons e uma lente objetiva.
A microscopia eletrônica de varredura permite resolver uma
profundidade de foco muito maior sendo ideal para análises
fractográficas de superfícies.
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
Em linhas gerais, o microscópio eletrônico de varredura nos
fornece uma imagem da superfície, com noções de profundidade e
tridimensionalidade. A noção de profundidade relaciona-se com a
profundidade de foco e o microscópio óptico não possui. A
possibilidade de avaliação química por EDS não existe no
microscópio óptico e seu poder de resolução é bem menor que o
do MEV. Em relação ao sistema óptico, o MEV apresenta maior
complexidade visto que possui uma série de lentes
eletromagnéticas e bobinas defletoras.
3 Marcar para revisão
�UFG � 2015 � Físico � Adaptada). A microscopia óptica, mesmo
apresentando limitações de aumento, é uma ferramenta que auxilia na
elucidação de falhas, como as fraturas. A resolução máxima de um
moderno microscópio eletrônico de varredura está na escala de
picômetros
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B
C
D
E
angstrons
nanômetros
micrômetros
milímetros
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
Inicialmente devemos entender a relação entre os submúltiplos do
metro (m) apresentados:
pm � 10 m
Å � 10 m
nm � 10 m
ìm � 10 m
mm � 10 m
Os modernos microscópios eletrônicos de varredura apresentam
capacidade de resolução na ordem de nm.
A resolução máxima de um moderno microscópio eletrônico de
varredura está na escala de nanômetros.
�12
�10
�9
�6
�3
4 Marcar para revisão
�CESGRANRIO � Petrobras � Engenheiro de Equipamento Júnior �
Inspeção � 2011�. A classificação entre fratura frágil e dúctil baseia-se
na habilidade do material em apresentar deformação plástica
substancial, com grande absorção de energia antes da fratura. Sobre a
fratura frágil, analise as afirmativas a seguir.
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A
B
C
D
E
I � Está relacionada à propagação de trincas e apresenta superfície
sem grandes deformações plásticas aparentes, ao contrário da fratura
dúctil, que apresenta superfície característica em forma de taça e
cone.
II � Pode ser analisada por exame microscópio �MEV�, denominado
fractografia para observar as microcavidades esféricas
remanescentes.
III � É possível avaliar a fratura nos contornos dos grãos quando
apresenta forma transgranular.
Está correto APENAS o que se afirma em
I
II
III
I, II
II, III
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
As fraturas frágeis e dúcteis são caracterizadas pela deformação
plástica (permanente) que ocorre antes da fratura. Na frágil, ocorre
pouca ou nenhuma deformação plástica, enquanto na dúctil é
apreciável a deformação plástica que antecede a fratura. A
primeira afirmativa, portanto, está correta. A fratura que apresenta
micro cavidades observáveis no MEV é a dúctil. Por fim, a trinca
que percorre os contornos de grãos é intergranular.
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A
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C
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5 Marcar para revisão
�CEFET�MG � Técnico em laboratório Metalurgia � 2008 � Adaptada). A
fractografia é o estudo das superfícies de fratura com o objetivo de
dar causa à falha. Nessa investigação, várias técnicas podem ser
utilizadas, dentre as quais destacam-se os exames por microscopia
(óptica e eletrônica). Como se dá o aumento total de uma imagem em
um microscópio óptico?
Pelo aumento da objetiva.
Pelo aumento da ocular.
Pelo aumento da objetiva vezes o aumento da ocular.
Pela profundidade de foco vezes o aumento da objetiva, vezes
o aumento da ocular
Pela soma dos aumentos das lentes objetiva e ocular.
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
O microscópio óptico apresenta, em linhas gerais, o sistema de
iluminação (fonte), o sistema mecânico (porta amostras, alavancas
de movimentação, etc.) e o sistema de lentes (oculares e
objetivas). Supondo que a capacidade de aumento dessas lentes
seja A e A , o aumento total ou do microscópio será dado
pela seguinte relação:
A � A . A .
objetiva ocular
microscópio objetiva ocular
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A
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D
O aumento total de uma imagem em um microscópio óptico é dado
pelo produto do aumento da objetiva pelo aumento da ocular.
p j
6 Marcar para revisão
Muitas informações a respeito de fraturas de matérias podem ser
observado à vista desarmada, porém os instrumentos ópticos e
eletrônicos facilitam a visualização de aspectos cada vez menores, por
vezes da ordem de grandeza de distância atômica. Considere um
gráfico de barra esquemático em que são mostradas as faixas de
resolução úteis paraalguns microscópios e a visão humana.
Fonte: CALLISTER, W.D., RETHWISCH, D.G. Ciência e Engenharia de
Materiais: uma Introdução. 8a ed. Rio de Janeiro, LTC, 2016, p. 95.
Supondo que um pesquisador deseje observar um defeito pontual
hipotético em um material de 5 Å, qual seria o instrumento adequado?
Dado: 1 nm � 10 Å
Os microscópios eletrônicos de varredura e de transmissão e o
de varredura por sonda, apenas.
Os microscópios eletrônicos de varredura e de transmissão,
apenas.
O microscópio eletrônico de transmissão e o de varredura por
sonda, apenas.
Todos os quatro microscópios sendo que no caso do óptico,
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D
E
A
q p q p ,
deverá ter um ataque eletrolítico da superfície.
Em nenhum dos instrumentos apresentados na tabela.
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
O problema supõe que o pesquisador tem a necessidade de
observar um defeito da estrutura cristalina na ordem de 5 Å.
Olhando para o gráfico apresentado, a resolução é apresentada em
nm. Dessa forma, 5 Å � 0,5 nm. No gráfico é possível inferir que
apenas os dos primeiros microscópios, em tese, conseguirão fazer
a visualização.
7 Marcar para revisão
No estudo de superfícies de fratura com o intuito de chegar à causa da
falha, uma das primeiras técnicas é a inspeção visual. Muitas fraturas
apresentam características macroscópicas tão acentuadas que o
exame visual pode, praticamente sozinho, determinar o tipo de fratura
e associar a uma provável causa. A imagem a seguir é apresentado um
instrumento que pode ser utilizado na inspeção visual.
Lupa vertical - marcas de estria da fratura por fadiga
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B
C
D
E
Estereoscópio - marcas de praia da fratura por fadiga
Lupa vertical - decoesão dos grãos cristalinos da fratura frágil
Estereoscópio - marcas de rio da fratura por fadiga
Estereoscópio - "dimples" de praia da fratura dúctil
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
A investigação da causa de uma fratura pode ter uma série de
etapas, dependendo da complexidade do fenômeno associado e
das condições de serviço da estrutura. O exame visual é a primeira
técnica utilizada e é feita com a vista desarmada ou com
instrumentos de pequeno aumento (lupas e estereoscópios). A
figura apresentada é um microscópio que é capaz de visualizar
estruturas macrográficas como as "marcas de praia", presentes
nas fraturas por fadiga. 
8 Marcar para revisão
Na análise de falhas, em particular das fraturas, o objetivo é
determinar as principais causas que levaram o componente a falhar.
Algumas causas recorrentes são erros na seleção de materiais,
concentradores de tensão, defeitos internos, etc. Uma das etapas
iniciais é a preservação da superfície de fratura para o exame visual. A
opção que apresenta os "instrumentos" possíveis de utilizar nessa
etapa é:
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A
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C
D
E
Apenas o "olho humano".
Apenas o "olho humano" e lupas.
Apenas o "olho humano", lupas e microscópios
estereoscópicos.
Apenas o "olho humano", lupas de baixa magnificência e
microscópio fotônico;
Apenas lupas e microscópios estereoscópicos
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
O exame visual é o primeiro exame na análise de uma superfície de
fratura e pode trazer várias informações como, por exemplo, o tipo
de fratura, o ponto de início da trinca, etc. O exame é visto à vista
desarmada ou com pequenos aumentos. Assim, os "instrumentos"
utilizados são a vista desarmada, lupas e o microscópio
estereoscópico.
9 Marcar para revisão
O microscópio eletrônico de transmissão tem a fase de preparação da
amostra bem complexa e que demanda muito tempo. Uma das
possibilidades de amostras para o MET é a utilização de lâminas
"transparentes" cujas espessuras são, tipicamente, na faixa:
d 5 50 Å
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A
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C
D
E
de 5 e 50 Å
de 50 e 200 Å
de 200 e 1000 Å
de 500 e 5000 Å
de 1500 e 10.000 Å
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
A amostra para ser visualizada ao microscópio eletrônico de
transmissão �MET� deve apresentar uma pequena espessura, a fim
de que seja atravessada pelos elétrons acelerados. Em linhas
gerais, a preparação da amostra consiste em três etapas. Na
primeira, ocorre um corte mecânico seguido de um polimento
mecânico para "afinamento" da amostra. Na última etapa, é
realizado um desbaste eletroquímico e a amostra fica com uma
espessura na faixa de 500 e 5000 Å.
10 Marcar para revisão
O desenvolvimento da microscopia, desde Hooke com o primeiro
microscópio óptico, vem possibilitando que várias áreas do
conhecimento humano ampliem seus conhecimentos. No
desenvolvimento de materiais, o MET é uma ferramenta essencial em
que, em tese, aumentos de cerca de 1.000.000 de vezes podem ser
alcançados. A imagem a seguir foi obtida por meio de um MET.
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A
B
C
D
E
É possível constatar um grão de _______________ formada por agulhas de
___________ numa matriz ______________.
perlita - cementita - ferrítica
perlita - ferrítica - cementita 
bainita - cementita - ferrítica
bainita - perlita - ferrítica
perlita - martensita - ferrítica
Questão não respondida
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Gabarito Comentado
O grão que inicia na parte esquerda inferior e termina na parte
superior, à direita é de bainita em que existe a matriz ferrítica com
agulhas de cementita ou Fe C. Ademais, existe uma região de
martensita, típica da transformação adifusional de austenita.
3
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