Lista de Exercícios 02

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CTM 2s2015 – Lista de exercícios #02 
1. O que é difusão? 
2. Explique os dois mecanismos de difusão. 
3. Explique a diferença entre ‘difusão em regime estacionário’ e ‘difusão em regime não-estacionário’. 
4. Quais são os fatores que influenciam a difusão? 
5. Classifique em ordem decrescente as magnitude dos coeficientes de difusão para os seguintes 
sistemas: (a) N no Fe a 700°C; (b) Cr no Fe a 700°C; (c) N no Fe a 900°C; e (d) Cr no Fe a 900°C. Justifique 
agora essa ordenação. [Tanto o Fe como o Cr possuem estrutura cristalina CCC, e os raios atômicos para 
o Fe, Cr e N são 0,124; 0,125 e 0,065 nm, respectivamente]. Dica: Interprete a Tabela 1. 
 
Tabela 1 – Referente à questão 5. 
 
 
6. A partir da Figura 01, determine a faixa de coeficiente de difusão (em m²/s) referente à faixa de 
temperatura (em °C) para a difusão de átomos de carbono em uma peça de ferro. Explique o porquê de 
haver uma descontinuidade entre as curvas de γ-Fe e α-Fe, já que a difusão continua sendo de átomos 
de C em Fe. Dica: Calcule a FEA para cada caso e discuta o resultado. 
 
Figura 1 – Referente à questão 6. 
 
7. Esboce o gráfico de uma curva de ‘tensão de engenharia vs deformação de engenharia’ para um 
material dúctil, a temperatura ambiente, (metal) e uma outra curva para um material frágil (cerâmico). 
Nesses dois gráficos identifique os pontos característicos e explique as propriedades mecânicas que 
podemos extrair delas, além disso, explique o porquê da diferença entre as curvas esboçadas. 
8. Qual é a interpretação microscópica do módulo de Young? 
9. Explique a diferença entre um material resistente e um material duro. 
10. Analisando a Tabela 2, Dentre os materiais listados (a) qual irá apresentar a maior redução 
percentual em área? (b) Qual é o mais resistente? (c) Qual é o mais rígido? 
 
Tabela 2 - Referente à questão 8. 
Material 
Limite de 
Escoame
nto 
(MPa) 
Limite de 
Resistência à 
Tração (MPa) 
Deformaçã
o na 
Fratura 
Resistência 
à Fratura 
(MPa) 
Módulo de 
Elasticidade 
(GPa) 
A 310 340 0,23 265 210 
B 100 120 0,40 105 150 
C 415 550 0,15 500 310 
D 700 850 0,14 720 210 
E Fratura antes do escoamento 650 350 
11. A Figura 2 mostra o comportamento tensão-deformação de engenharia em tração para uma liga de 
aço. (a) Qual é o ‘módulo de elasticidade’? (b) Qual é o ‘limite de proporcionalidade’? (c) Qual é o 
‘limite de escoamento’ para uma pré-deformação de 0,002? (d) ‘Qual é o limite de resistência à 
tração’? 
 
Figura 2 - Gráfico referente à questão 11. 
 
12. Uma carga de 140.000 N é aplicada em um corpo-de-prova cilíndrico feito de uma liga de aço (Figura 
2) que tem um diâmetro de 10 mm. (a) O corpo-de-prova irá apresentar deformação elástica e/ou 
plástica? Por quê? (b) Se o comprimento original do corpo-de-prova for de 500 mm, quanto ele irá 
aumentar em comprimento (em mm) quando essa carga for aplicada? 
13. Uma barra feita em uma liga de aço que exibe o comportamento da Figura 2 é submetida a uma carga 
de tração; o corpo-de-prova tem 375 mm de comprimento e uma seção transversal quadrada com 5,5 
mm de lado. (a) Calcule a magnitude da carga necessária para produzir um alongamento de 2,25 mm. (b) 
Qual será a deformação após a carga ter sido liberada? [Consulte a seção 6.8, Callister] 
14. Um corpo-de-prova cilíndrico feito em aço inoxidável e que possui um diâmetro de 12,8 e um 
comprimento útil de 50,800 mm é tracionado. Use as características carga-alongamento que da Tabela 3 
e faça: 
a. Plote os dados como tensão de engenharia em função da deformação de engenharia. 
b. Calcule o módulo de elasticidade. 
c. Determine a tensão de escoamento. 
d. Determine o limite de resistência à tração. 
e. Qual é a ductilidade? 
f. Calcule o módulo de resiliência. 
 
Tabela 3 – Referente à questão 14.