PCM - Resolução V1

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SOCIEDADE UNIVERSITÁRIA REDENTOR
FACULDADE REDENTOR
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
	Aluno(a):
	Turma: 5º Período 
Engenharia ...........................
	Professor: Valtency Ferreira Guimarães
	Data: / / 2013
	Nota:
	Disciplina: V1 – Princípio de Ciências dos Materiais
	
	
Questão 1. 
ITEM A - Indique o(s) tipo(s) de ligação que seria(m) esperada(s) para cada um dos seguintes materiais: uma liga de cobre e zinco, borracha, sulfeto de alumínio e entre as moléculas de água.
liga de cobre e zinco - ligação metálica;
BORRACHA - ligação covalente (Van der Waals);
SULFETO DE alumínio - ligação iônica;
moléculas de água – covalente (pontes de hidrogênio)
ITEM B - Indique o tipo de ligação esperada em uma amostra de material com 1g de cobre e calcule o número de átomos existentes, sabendo que a massa atômica do cobre é MCu = 63,5 g/mol.
Ligação metálica!
Nº átomos = 9,48.1021
Questão 2.
ITEM A - Calcule o fator de empacotamento atômico (F.E.A.) para a célula unitária mostrada na figura.
ITEM B - Calcule o fator de empacotamento atômico (F.E.A.) para a célula unitária mostrada na figura abaixo.
Questão 3.
ITEM A - Numa estrutura CCC o maior tipo de interstício é encontrado sobre as faces, situados a meio caminho entre duas arestas da célula unitária sobre esta face e a um quarto da distância entre as outras duas arestas da célula unitária, como mostrado na figura.Indique quantas vezes é maior que o interstício o átomo de C na ferrita – Fe α (CCC). 
Dados RC = 0,077 nm e RFe = 0,124 nm.
 
			ou
 
 
ITEM B - Para uma estrutura cristalina CFC o maior interstício está localizado no centro de cada uma das arestas da célula unitária (como mostrado na figura). Este é conhecido por sítio intersticial octaédrico. Indique quantas vezes é maior que o interstício o átomo de C na estrutura da austenita – Fe γ (CFC). Dados RC = 0,077 nm e RFe = 0,124 nm.
			ou
 
 
Questão 4. 
ITEM A - Uma placa de ferro é exposta a uma atmosfera carbonetante (rica em carbono) por um de seus lados, e a uma atmosfera descarbonetante (deficiente em carbono) pelo outro lado, a 7000 ºC. Se uma condição de estado estacionário é atingida, calcule o fluxo de difusão do carbono através da placa, sabendo-se que as concentrações de carbono nas posições a 5 e a 10 mm abaixo da superfície carbonetante são de 1,2 e 0,8 Kg/m3, respectivamente. Suponha um coeficiente de difusão de 3.10-11 m2/s a essa temperatura. 
Utilize a primeira lei de Fick: J = -D.(CA – CB)/(xA –xB)
J = -D.(CA – CB)/(xA –xB)
J = -(3,0.10-11).(1,2 – 0,8)/(5.10-3)
J = 2,4.10-9 Kg/m2s ou 8,64.10-6 Kg/m2h
ITEM B - Uma chapa de 5,0 mm de espessura de paládio com uma área de seção reta de 0,2 m2 é usada como uma membrana difusional em estado estacionário para purificar o hidrogênio. A concentração de hidrogênio no lado de alta pressão (gás impuro) da chapa é 0,3 Kg/m3 e no lado de baixa pressão, 1,5 Kg/m3. Sendo o coeficiente de difusão para o hidrogênio no Pd for 1,0.10-8 m2/s, calcule o fluxo de difusão do hidrogênio através da chapa.
Utilize a primeira lei de Fick: J = -D.(CA – CB)/(xA –xB)
J = -D.(CA – CB)/(xA –xB)
J = -(1,0.10-8).(-1,5 – 0,3)/5.10-3
J = 2,4.10-6 Kg/m2s ou 8,6.10-3 Kg/m2h
Questão 5. 
ITEM A - A figura mostra o desenvolvimento microestrutural em um diagrama binário eutético para uma liga com 80 %p B. Considere, em vez disso, 1 Kg de uma liga com 70 %p B. Calcule a quantidade de fase β presente em T3 (1 grau abaixo da eutética).
mβ = (70 – 30)/(90 – 30) = 0,6666 = 0,667 Kg = 667 g de β
ITEM B - A figura mostra o desenvolvimento microestrutural em um diagrama binário eutético para uma liga com 40 %p B. Considere, em vez disso, 1 Kg de uma liga com 50 %p B. Calcule a quantidade de fase β presente em T3 (1 grau abaixo da eutética).
mβ = (50 – 30)/(90 – 30) = 0,333 = 0,333 Kg = 333 g de β
Questão 6. 
ITEM A - Considere uma solda Pb-Sn 50:50 mostrada na figura. Para uma temperatura de 200 ºC, determine: 
(a) as fases presentes;
(b) suas composições;
(c) suas quantidades relativas (expressas em porcentagem em peso).
a) fases α e líquido
b) Cα ͌ 18 %p Sn e Clíq ͌ 54 %p Sn
c) wα = (54 - 50) ÷ (54 - 18) = 11,1 %
 wL = (50 - 18) ÷ (54 - 18) = 88,9 %
ITEM B - Considere uma solda Pb-Sn 50:50 mostrada na figura. Para uma temperatura de 100 ºC, determine: 
(a) as fases presentes;
(b) suas composições;
(c) suas quantidades relativas (expressas em porcentagem em peso).
a) fases α e β
b) Cα ͌ 5 %p Sn e Cβ ͌ 99 %p Sn
c) wα = (99 - 50) ÷ (99 - 5) = 52,1 %
 wL = (50 - 5) ÷ (99 - 5) = 47,9 %
Questão 7. 
ITEM A - Uma liga com 3,0 %C é fundida a 1400 oC, sendo a seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Responda:
a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga?
b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item anterior?
c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga?
d) A 1148 oC, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas?
e) A 723 oC, quais são os constituintes dessa liga, suas composições e as suas proporções relativas?
a) 1300 ºC
b) fase γ
c) 1148 ºC
d) fases γ + L
Cγ = 2,11 %p C e CL = 6,7 %p C
 Wγ = (4,3-3,0)/(4,3-2,11) = 0,5936 → 59,36 % 
 WL = 40,63 %
e) Fe3C + α (cementita e a ferrita (ligeiramente inferior à temperatura da reação eutetoide)
Cα = 0,0022 %p C e CFe3C = 6,7 %p C
Wα = (6,7 - 3,0)/(6,7 - 0,022) = 0,5540 → 55,40 % 
WFe3C = 44,59 %
ITEM B - Uma liga com 3,0 %C é fundida a 1400 oC, sendo a seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Responda:
a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga?
b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item anterior?
c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga?
d) A 1148 oC, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas?
e) A 723 oC, quais são os constituintes dessa liga, suas composições e as suas proporções relativas?
a) 1480 ºC
b) fase γ
c) 1350 ºC
d) fases γ + L
100 %γ (1 %p C)
e) Fe3C + α (cementita e a ferrita (ligeiramente inferior à temperatura da reação eutetoide)
Cα = 0,0022 %p C e CFe3C = 6,7 %p C
Wα = (6,7 - 1,0)/(6,7 - 0,022) = 0,8535 → 85,35 % 
WFe3C = 14,66 %
	Questão 15. (ENADE) (0,5 ponto) Com relação ao diagrama mostrado e seus constituintes, conclui-se que
(A) a austenita é um carboneto contendo 2,11 % de carbono.
(B) a solução sólida do carbono do ferro é chamada cementita.
(C) este é, de fato, um diagrama Fe-Fe2O3, visto que a extremidade direita do mesmo corresponde a 6,7 % de carbono, que representa a solubilidade máxima do carbono no Fe2O3.
(D) a solubilidade do carbono na austenita é máxima a 1148 °C e corresponde a 4,3% de carbono.
(E) este é, de fato, um diagrama Fe-Fe3C, visto que a extremidade direita do mesmo corresponde a 6,7% de carbono, que é a composição aproximada do carboneto de ferro Fe3C.
	Questão 16. (ENADE) (0,5 ponto) Os ferros fundidos denominados hipoeutetóides são ligas de Fe-C que possuem teor de carbono entre, aproximadamente, 2,0 e 4,3 %.
PORQUE
A liga binária Fe-C com teor de carbono de 4,3 % corresponde à liga de mais baixo ponto de solidificação ou fusão (temperatura de 1148 °C), sendo esta liga denominada eutética.
Analisando essas afirmações, conclui-se que
(A) as duas afirmações são verdadeiras e a segunda justifica a primeira.
(B) as duas afirmações são verdadeiras e a segunda não justifica a primeira.
(C) a primeira afirmação é verdadeira e a segunda é falsa.
(D) a primeira afirmação é falsa e a segunda é verdadeira.
(E) as duas afirmações são falsas.