Avaliação Final (Discursiva) - Individual (Cod 889711)

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Avaliação Final (Discursiva) - Individual (Cod.:889711)
Materiais para Construção Mecânica e Tratamento Térmico (EMC114)
Prova: 70881147 / Período para responder: 22/09/2023 - 07/10/2023
1- O cobre é um metal maleável que cristaliza na estrutura cúbica de face centrada, massa atômica de 63,55 gramas por mol e possui um raio atômico de 128 pm. Com base nas informações, determine a densidade teórica do cobre, em grama por centímetro cúbico.
Para determinar a densidade teórica do cobre, usamos a fórmula:
Densidade = (massa atômica * número de átomos por unidade de célula) / (volume da célula unitária * massa molar)
O cobre cristaliza na estrutura cúbica de face centrada (FCC), onde cada célula unitária contém 4 átomos.
A massa molar do cobre é de 63,55 gramas por mol.
O raio atômico de 128 pm é o dobro do raio da aresta da célula unitária (a), pois a diagonal da célula é igual a 4 vezes o raio atômico.
Portanto, a = 2 * 128 pm = 256 pm = 2,56 Å (1 Å = 10^-8 cm)
O volume da célula unitária (V) é dado por V = a^3.
Agora, podemos calcular a densidade teórica do cobre:
Densidade = (massa atômica * número de átomos por unidade de célula) / (volume da célula unitária * massa molar)
 = (63,55 g/mol * 4) / (2,56 Å * 10^-8 cm)^3 * 63,55 g/mol)
 = (254,2 g) / (16,777216 cm^3 * 63,55 g/mol)
 = 8,96 g/cm^3
Portanto, a densidade teórica do cobre é de aproximadamente 8,96 gramas por centímetro cúbico.
2- Com base no conhecimento dos diagramas Tempo Transformação e Temperatura, é possível o conhecimento de novas microestruturas, não visualizados nos diagramas no equilíbrio dos aços. Disserte a microestrutura bainítica e sobre como é possível sua obtenção, através de tratamento térmico, em um aço de composição eutetoide.
Sim, é possível obter novas microestruturas nos aços que não são visualizadas nos diagramas de equilíbrio. Um exemplo disso é a microestrutura bainítica.
A microestrutura bainítica é formada por uma mistura de ferrita e carbonetos finos, geralmente de carbonetos de ferro. Ela é caracterizada por sua alta resistência e tenacidade, o que a torna desejável em várias aplicações.
A obtenção da microestrutura bainítica em um aço de composição eutetoide geralmente envolve um tratamento térmico chamado de austêmpera. Nesse processo, o aço é aquecido a uma temperatura acima da linha de transformação perlítica, mas abaixo da temperatura de transformação completa da austenita. Em seguida, é resfriado rapidamente até uma temperatura intermediária, onde ocorre a formação da microestrutura bainítica.
O tempo de permanência nessa temperatura intermediária é crucial para controlar a quantidade e a distribuição dos carbonetos na microestrutura bainítica. Um tempo de permanência mais longo resulta em uma maior quantidade de carbonetos e uma microestrutura mais dura, enquanto um tempo de permanência mais curto resulta em uma microestrutura mais macia.
A obtenção da microestrutura bainítica em aços eutetoides é um processo complexo, que requer um controle preciso das temperaturas e dos tempos de tratamento térmico. No entanto, esse processo oferece uma maneira eficaz de melhorar as propriedades mecânicas dos aços, tornando-os mais resistentes e tenazes.