10- Lista de Exercicios Transformações de fases

Prévia do material em texto

Exercícios transformações fora do equilíbrio 
 
1) Cite os dois estágios envolvidos na formação de partículas de uma nova fase. Descreva 
sucintamente cada um.  
 
2)  Para uma dada  transformação que possui uma  cinética que obedece  à equação de 
Avrami (Eq. 10.1), tem‐se conhecimento de que o parâmetro n possui um valor de 1,7. 
Se depois de transcorridos 100 s. a reação encontra‐se 50% concluída, quanto tempo 
(tempo total) será necessário para que a transformação atinja 99% da sua evolução?  
 
3)  Calcule a taxa de uma dada reação que obedece à cinética de Avrami, supondo que as 
constantes n e k têm valores de 3,0 e 7 X 103, respectivamente, com o tempo expresso 
em segundos.  
 
4)  Sabe‐se  que  a  cinética  da  recristalização  de  uma  dada  liga  obedece  à  equação  de 
Avrami  e que o  valor de n na  exponencial  é de  2,5.  Se  a uma dada  temperatura  a 
fração de material recristalizado eqüivale a 0,40 depois de transcorridos 200 min. de 
processo, determine a taxa de recristalização a essa temperatura.  
 
5)  A  cinética da  transformação da  austenita  em perlita obedece  à  relação de Avrami. 
Usando os dados fornecidos abaixo para a fração transformada em função do tempo, 
determine o tempo total exigido para que 95% da austenita se transforme em perlita: 
 
 
6) Em termos do tratamento térmico e do desenvolvimento da microestrutura, quais são 
as duas principais limitações do diagrama de fases ferro‐carbeto de ferro?  
(a)  Descreva  sucintamente  os  fenômenos  de  sobre‐aquecimento  e  do  super‐
resfriamento.  
(b) Por que eles ocorrem? 
 
7) Suponha que um aço com composição eutetóide seja resfriado desde 760°C (1400°F) 
até  uma  temperatura  de  550°C  (1020°F)  em  menos  de  0,5  s  e  que  então  ele  seja 
mantido nessa temperatura.  
(a) Quanto  tempo  será necessário para que a  reação de  transformação da austenita 
em perlita atinja 50% da sua conclusão? E para que atinja 100% da conclusão?  
(b) Estime a dureza da liga que se transformou completamente em perlita. 
 
8) Explique sucintamente por que a taxa de reação para a transformação da austenita em 
perlita, conforme determinado pela Fig. 10.5 e com o uso da Eq. 10.2, diminui com o 
aumento da temperatura, em aparente contradição com a Eq. 10.3. 
 
9) Usando  o  diagrama  de  transformação  isotérmica  para  uma  liga  ferro‐carbono  com 
composição eutetóide (Fig. 10.14), especifique á natureza da microestrutura final (em 
termos  dos microconstituintes  presentes  e  das  porcentagens  aproximadas  de  cada) 
para  uma  pequena  amostra  que  foi  submetida  aos  seguintes  tratamentos  tempo‐
temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma 
temperatura de 760°C (1400°F) e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por 
tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea estrutura austenítica. 
(a) Resfriamento rápido até 700°C (1290°F), manutenção dessa temperatura por 104 s, 
e então resfriamento rápido até a temperatura ambiente.  
(b) Resfriamento  rápido até 600°C  (1110°F), manutenção dessa  temperatura por 4 s, 
resfriamento  rápido  até  450°C  (840°F), manutenção  dessa  temperatura  por  10  s,  e 
então resfriamento rápido até a temperatura ambiente.  
(c) Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção dessa temperatura por 2 s, e 
então tempera até a temperatura ambiente.  
(d) Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção dessa temperatura por 20 s, e 
então tempera até a temperatura ambiente.  
(e) Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção dessa temperatura por 200 s, 
e então tempera até a temperatura ambiente.  
(f) Resfriamento rápido até 575°C (1065°F), manutenção dessa temperatura por 20 s, 
resfriamento  rápido até 350°C  (660°F), manutenção dessa  temperatura por 100  s, e 
então tempera até a temperatura ambiente.  
  
Fig.10.14 
 
10) Faça uma cópia do diagrama de transformação isotérmica para uma liga ferro‐carbono 
com composição eutetóide (Fig. 10.14) e em seguida esboce e  identifique sobre esse 
diagrama  tempo‐temperatura  as  trajetórias  utilizadas  para  produzir  as  seguintes 
microestruturas:  
(a) 100% perlita grosseira.  
(b) 100% martensita revenida.  
(c) 50% perlita grosseira, 25% bainita e 25% martensita 
 
11) Usando o diagrama de transformação  isotérmica para uma  liga de aço com 0,45%p C 
(Fig.  10.29),  determine  a  microestrutura  final  (em  termos  somente  dos 
microconstituintes  presentes)  de  uma  pequena  amostra  que  foi  submetida  aos 
seguintes tratamentos tempo‐temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se 
encontra  inicialmente  a  uma  temperatura  de  845°C  (1550°F)  e  que  ela  tenha  sido 
mantida  a  essa  temperatura  por  tempo  suficiente  para  que  fosse  atingida  uma  
estrutura austenítica completa e homogênea.  
(a) Resfriamento rápido até 250°C (480°F), manutenção dessa temperatura por 103 s, e 
então tempera até a temperatura ambiente.  
(b) Resfriamento rápido até 700°C (1290°F), manutenção dessa temperatura por 30 s, 
e então tempera até a temperatura ambiente.  
(c) Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção dessa temperatura por 500 s, e 
então tempera até a temperatura ambiente. 
(d) Resfriamento rápido até 700°C (1290°F), manutenção dessa temperatura por 105 s, 
e então tempera até a temperatura ambiente.  
(e) Resfriamento  rápido até 650°C  (1200°F), manutenção dessa  temperatura por 3 s, 
resfriamento  rápido  até  400°C  (750°F), manutenção  dessa  temperatura  por  10  s,  e 
então tempera até a temperatura ambiente.  
(f) Resfriamento rápido até 450°C (840°F), manutenção dessa temperatura por 10 s, e 
então tempera até a temperatura ambiente.  
(g) Resfriamento rápido até 625°C (1155°F), manutenção dessa temperatura por 1 s, e 
então tempera até a temperatura ambiente.  
(h)  Resfriamento  rápido  até  625°C  (1155°F),  manutenção dessa temperatura por 10 
s,  resfriamento  rápido até 400°C  (750°F), manutenção dessa  temperatura por 5  s, e 
então tempera até a temperatura ambiente.  
Para  as  partes  a,  c,  d,  f  e  h  do  Problema  10.16,  determine  as  porcentagens 
aproximadas dos microconstituintes que foram formados. 
 
 
 
12) Faça uma  cópia do diagrama de  transformação  isotérmi‐ca   para   uma    liga    ferro‐
carbono   com   0,45%p   C    (Fig. 10.29) e em seguida esboce e  identifique sobre esse 
diagrama    tempo‐temperatura   as    trajetórias   utilizadas   para produzir as  seguintes 
microestruturas:  
(a) 42% ferrita proeutetóide e 58% perlita grosseira.  
(b) 50% perlita fina e 50% bainita.  
(c) 100% martensita.  
(d) 50% martensita e 50% austenita. 
 
13) Cite  os  produtos  microestruturais  de  amostras  de  ligas  fer‐ro‐carbono  com 
composição eutetóide que são, em primeiro lugar, completamente transformadas em 
austenita  e  de‐pois  resfriadas  até  a  temperatura  ambiente,  de  acordo  com  as 
seguintes taxas: (a) 200°C/s, (b) 100°C/s, e (c) 20°C/s. 
 
14) A Fig. 10.30 mostra o diagrama de transformação por resfriamento contínuo para uma 
liga ferro‐carbono com 1,13%p C. Faça uma cópia dessa figura e em seguida esboce e 
identifique  as  curvas de  resfriamento  contínuo utilizadas para produzir  as  seguintes 
microestruturas: 
(a) Perlita fina e cementita proeutetóide.  
(b) Martensita.  
(c) Martensita e cementita proeutetóide.  
(d) Perlita grosseira e cementita proeutetóide.  
(e) Martensita, perlita fina e cementita proeutetóide.