P2 materiais metálicos GABARITO

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1ª Questão (5,5 pontos). Para fabricação de um eixo, sujeito a desgaste, com 15 mm, foram indicados três 
aços e respectivos tratamentos térmicos / termoquímicos (opções I, II e III) objetivando após tratamento 
térmicos, dureza de 60 HRC na superfície: 
1. Descrever a microestrutura original e indicar duas propriedades (ver obs. 2); 
 a. Fase(s): b. Constituinte(s): c. Duas propriedades principais deste aço 
com essa estrutura: 
18,6 %Fe3C com 6,7 %C 
81,4 % com 0,008 %C 
100 %Esferoidita com 1,25 %C 1. Mínimas dureza, LR, LE; 
2. Máxima usinabilidade, dúctil, tenacid. 
 
d. Desenhar o ciclo térmico 
completo a ser aplicado para 
que a peça atenda a 
especificação (ver obs. 3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
e. Descrever a microestrutura final (se superfície e núcleo forem diferentes, descrever as duas). 
- Superfície: - Núcleo: 
- Martensita revenida e carbonetos esferoidizados. 
- ~5 %Fe3C esferoidizada com 6,7 %C. 
- ~95 % de Martensita revenida com 0,97 %C. 
 
 
IGUAL 
a. Descrever a microestrutura original 
(ver obs. 2) 
b. Desenhar o ciclo térmico completo a ser aplicado 
aplicado para que a peça atenda a especificação (ver obs. 3). 
- Fase(s): 
 
 
 
 
 
 
 
 
- 1,5 %Fe3C com 6,7 %C. 
- 98,5 %Ferrita com 0,008 %C. 
c. Constituinte(s): 
- 12,5 %Perlita com 0,8 %C. 
- 87,5 % (ferrita pró) com 0,008 %C. 
 
d. Descrever a microestrutura final (se superfície e núcleo forem diferentes, descrever as duas). 
- Superfície: - Núcleo: 
 
100 %Martensita revenida com 0,8 %C. 
Ferrita e perlita. Como o resfriamento não respeita as condições de 
equilíbrio, não vale a regra das alavancas, portanto não é possível 
quantificar com precisão os constituintes. 
 
 
 
P 
 
NOME: G A B A R I T O 
 
Assinatura: Prof. Jorge Kolososki 
Instruções gerais: 1. Prova sem consulta. 2. O rascunho não será considerado. 
 3. Calculadora alfa-numérica: não permitida. 4. Duração: 70 minutos. 
 
 
Opção I: aço DIN 125 Cr 1 (aço com 1,25%C e 0,21%Cr), com estrutura original esferoidizada e que 
deverá, após usinagem, ser beneficiado (temperado e revenido); 
Opção II: aço ABNT 1010, originalmente recozido e que deverá, após usinagem, ser cementado, 
objetivando 1,0 mm de camada e ferrita e perlita no núcleo; 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
Nº 
Disciplina: NR 7120 – MATERIAIS METÁLICOS 
 
 
Nº seq.: 
Data: 19.11.2015 
P2 II 2015 
Turma A 
Nota: 
Têmpera 
01h30 
T (ºC) 
Tempo 
Óleo 
0h40 
770 
Revenimento 
160 
Cement. 
01h30 
T (ºC) 
Tempo 
Óleo 
 2h 
950 
Revenimento 
250 
 
 
 
 
 
a. Descrever a microestrutura original 
 (ver obs. 2). 
b. Indicar o ciclo térmico completo a ser aplicado para 
que a peça atenda a especificação (ver obs. 3) 
 
100 %Martensita revenida com 0,2 %C. 
 
c. Descrever a microestrutura final (se superfície e 
núcleo forem diferentes, descrever as duas). 
- Superfície: - Núcleo: 
- 100 %Martensita 
revenida com 0,8 %C 
 
Martensita revenida e 
bainita, ambas com 
0,2 %C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Espaço para rascunho (não será considerado na avaliação). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Boa prova! Boas férias! 
 
Opção III: aço ABNT 4320, originalmente temperado e revenido a 700ºC e que deverá, após 
usinagem, ser cementado, objetivando 1,0 mm de camada e martensita e bainita no núcleo. 
Observações: 1. Todos dados retirados deverão ser indicados e mantidos nas respectivas figuras. 
2. Microestruturas: não precisa desenhar, mas sempre que possível, identifique, quantifique e indique o teor 
de carbono das fases / constituintes presentes. 
3. Ciclo térmico ou termoquímico: identificar os eixos, as etapa e indicar temperaturas, tempos e 
resfriamentos. 
4. Considere válido o diagrama Fe – C para análise dos aços baixa liga. 
 
Figura 1. Diagrama de RV do aço DIN 125Cr1 
Resfriamento 
em óleo. 
Resfriamento em 
água. 
Figura 2. Diagrama de 
revenimento da camada 
superficial de aço cementado 
Fig. 3. Espessura da camada 
cementada em função do tempo 
e da temperatura. 
Cement. 
01h30 
T (ºC) 
Tempo 
Óleo 
 2h 
950 
Revenimento 
250 
 60 
250 
 2 
 
 60 
160 
 
 
2ª Questão (1,0 pontos). Numa pesquisa didática, usando uma liga Fe- C, deseja-se obter uma microestrutura 
constituída por ~50 %ferrita e ~50 %martensita. Escolha o aço e o ciclo térmico que permita atingir esse 
objetivo. Despois preencha o quadro abaixo. 
a. Indicar o teor de carbono dessa liga Liga Fe - %C 
b. Desenhar (ao lado) o ciclo térmico que 
permita obter essa microestrutura. 
 
c. Descrever essa microestrutura (ver obs. 2). 
- ~50 %Martensita com 0,5 %C. 
- ~50 %Ferrita com 0,00... %C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3ª Questão (1,5 pontos). Considere os dois materiais ao lado e 
preencha a tabela abaixo (marque com um “x” a melhor opção). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Propriedade: FFC FFN 
Maior dureza X 
Maior resistência tração X 
Maior tenacidade X 
Maior amortecimento vibrações X 
Mais barato X 
Maior ductilidade X 
Maior condutividade térmica X 
Material mais indicado para fabricar: 
- girabrequim X 
- disco de freio X 
- base de plaina 
 
X 
Fig. 6. Ferro Fundido Cinzento Perlítico 
Fig. 5. Ferro Fundido Nodular 
Ferrítico 
Fig. 4. Diagrama de 
equilíbrio Fe-C 
(região dos aços). 
T (ºC) 
Tempo 
Têmpera em água 
0h40 
800 
 
 
4ª Parte (2,0 pontos). Numa pesquisa de laboratório pretende-se realizar vários tratamentos térmicos e/ou 
mecânicos para obter eixos de 10 mm de aço ABNT 1040 originalmente recozido objetivando, em todos 
tratamentos, tensão limite de resistência de 800 MPa (ou 232 HV ~232 HB ~23 HRC, já que LR = 3,45 HB). 
Os tratamentos pretendidos estão na tabela abaixo. Descreva, como esses tratamentos devem ser realizados e 
identifique as microestruturas obtidas. 
 
Tratamento 
térmico/ 
mecânico 
 
Descrição do processo 
Microestrutura obtida 
(identifique e quantifique) 
 
Encruamento 
 
 
Barra original com 10,72 mm 
Trefilar com 13 % redução de área 
~ 50 %αpró com 0,008 %C 
~ 50 %perlita com 0,8 %C 
 encruadas 
 
Normalização 
 
 
Aquecer até 860 °C – 40 minutos 
Resfriar ao ar calmo 
~ 4 %α 
~ 96 %perlita fina 
(não vale a regra das alavancas) 
 
Têmpera e 
revenimento 
 
Aquecer até 860 °C – 40 minutos - água 
Revenir ~600 °C – 1 hora - ar calmo 
 
100 %martensita revenida com 
 0,4 %C 
 
Tratamento 
isotérmico 
 
Aquecer até 860 °C – 40 minutos 
Resfriar rapidamente até 580 º 
Manter por t > 2 minutos – resfriar ao ar calmo 
 
- ferrita e perlita fina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8. Curvas de 
encruamento do aço 
ABNT 1040, do latão 
e do cobre. 
Fig. 7. Curva TRC do aço ABNT 1040 
Fig. 9. Diagrama de revenimento 
do aço ABNT 1040 Fig. 10. Curva TTT do aço ABNT 1040. 
 
13 
600 
23 
23