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Avaliando o Aprendizado → Princípio da Ciência e Tecnologia dos Materiais Aula 1 A composição química e estrutura atômica proporcionam a alguns materiais propriedades semelhantes, fazendo com que estes possam ser classificados em categorias. Os materiais que possuem um grande número de elétrons deslocalizados, propiciando as propriedades de condutividade elétrica e de calor, a não transparência, boa resistência mecânica e ductilidade são os: Compósitos Cerâmicas Polímeros Materiais avançados Metais A história da civilização proporcionou ao homem da época a ocorrência de avanços nas técnicas de produção de peças e artefatos. Os resultados foram satisfatórios e proporcionavam melhores condições de vida. O conhecimento de técnicas de fundir e moldar os metais trouxe muitos avanços na vida cotidiana do homem pré-histórico. A sequência correta das Idades das civilizações é: Idades da Pedra/Cobre/Bronze/Ferro A Idade do Bronze representou uma fase de avanço tecnológico, uma vez que este material passou a substituir o cobre. A técnica empregada na metalurgia dos bronzes contemplavam com a matéria-prima as ligas de Cu com vários outros elementos, incluindo o Sn, Al, Si e Ni. Na época, pode-se afirmar que uma das propriedades importantes do bronze era: ter maior dureza do que o Cu, bem como boa resistência à oxidação Na história da civilização antiga foi percebido que na época da Idade do Cobre, mesmo com a técnica de derreter e moldar este metal, que o mesmo não substituiu a manufatura de armas e ferramentas feitos com pedra, pois este material ainda proporcionava lâminas de corte superiores. Considerando a época em questão, tal fato deve-se: por ser uma material muito macio e não ideal como ferramenta de corte Certamente um dos desafios do engenheiro projetista é determinar os materiais que estruturarão o que foi idealizado em seu projeto. Sabemos que esta tarefa está condicionada às propriedades físico-químicas dos materiais, como resistência mecânica, condutividade, resistência a corrosão etc. Com relação a classificação geral atual dos materiais adotada em Ciência dos Materiais, identifique a MENOS abrangente. Metálicos. Fibras. Poliméricos. Compósitos. Cerâmicos. Ao longo da História, diferentes civilizações se organizaram em grupos, e buscavam diversas formas de sobrevivência, muita das vezes, utilizando os recursos disponíveis na natureza. Considerando o processo evolutivo da humanidade ao longo dos séculos, assinale a opção que melhor descreve algumas das principais Idades da história das civilizações: Idade da Pedra / Idade do Cobre Aula 2 Um modelo físico muito comum e de fácil entendimento para explicar a constituição da estrutura da matéria é o átomo de Bohr, que considera a estrutura atômica como uma miniatura do sistema solar , ou seja, composto de NÚCLEO (sol) em órbitas circulares ou elípticas onde se localizam os ELÉTRONS (planetas). Considerando a teoria atômica relacionada ao modelo anteriormente mencionado, assinale a opção que NÃO está correta. Na ligação metálica, os elétrons são compartilhados por vários átomos. Assim admite-se que o átomo encontra-se constantemente no estado de perder, ganhar e dividir elétrons-valência com os átomos adjacentes. Na ligação de Van der Waals, ocorre influência mútua das ondas eletrônicas estacionarias, ocorrendo compartilhamento dos elétrons de forma semelhante a ligação covalente. Vários materiais cerâmicos possuem como base de agregação atômica a ligação iônica. Na ligação covalente, um átomo compartilha seus elétrons com outros átomos adjacentes. Na ligação iônica, os átomos dos elementos de valência facilmente liberam esses elétrons, tornando-se íons carregados positivamente. O padrão cristalino repetitivo de alguns materiais possibilita a ocorrência do fenômeno de difração de raio-X de uma forma proveitosa, ou seja, através da utilização de uma amostra pulverizada do maior de interesse, poderemos gerar picos de interferência construtiva das pequeníssimas partículas e utilizá-los como uma espécie de assinatura de identificação do material. Um outro aspecto importante da teoria cristalográfica é a definição de Fator de Empacotamento Atômico (FEA), que expressa a razão entre o volume de átomos no interior de uma célula unitária e o volume da própria célula unitária. Considerando a teoria cristalográfica e a definição de FEA, calcule este fator para uma célula cúbica de face centrada (CFC). 0,74 Materiais que apresentam a estrutura cristalina CCC ( Cúbica de Corpo Centrado),quantos átomos existem na sua célula unitária? 9 6 4 2 8 Qual o tipo de ligação que é comum em compostos orgânicos e com associação de átomos, por exemplo em materiais poliméricos e diamante ? Ligação Covalente Ligação Eutetóide Ligação Alotrópica Ligação Iônica Ligação de Tetravalente A matéria se agrega estabelecendo ligações entre os seus átomos, variando o tipo de ligação de acordo com a eletronegatividade dos átomos envolvidos, entre outros parâmetros. Na figura a seguir, está representado um dos tipos de ligação presentes na união dos átomos. Selecione a opção que melhor identifica o tipo de ligação. Van der Waals O cromo é um metal que apresenta célula cristalográfica unitária cúbica de corpo centrado - CCC, como mostrado na figura a seguir. Sabendo-se que 1 átomo de cromo possui massa igual a 8,84 . 10-26 kg determine a massa específica deste elemento. OBS.: Considere que a massa específica do cromo pode ser obtida pela razão entre a massa dos átomos deste elemento contidos na célula CCC e o volume da mesma célula. 7.200 Kg/m3 Aula 3 É um esforço de compressão em uma barra de seção transversal pequena em relação ao comprimento, que tende a produzir uma curvatura na barra. Flambagem Tensão Cisalhamento Flexão Compressão O que é limite de escoamento? Tensão relacionada a uma deformação plástica convencionada. No ensaio de tração ao qual o corpo é submetido, vários pontos de conhecimento essencial ao projeto que envolve o material são identificados, tais como tensão de escoamento (tensão a partir da qual o corpo sofre deformação plástica), limite de resistência a tração (é a tensão que se for aplicada e mantida acarretará fratura do material) e tensão de ruptura (que corresponde ao final do ensaio, ponto ao qual podemos associar a ruptura do material). Considerando o gráfico a seguir, identifique CORRETAMENTE cada uma das tensões mencionadas. (1) corresponde a tensão de escoamento, (2) corresponde ao limite de resistência a tração e (3) a tensão de ruptura. O ensaio de tração é muito utilizado em laboratório para se determinar algumas características dos materiais; consiste em submeter o corpo de prova a uma carga uniaxial, que é aumentada gradativamente, e observar a reação do material até sua ruptura. O comportamento é registrado em um gráfico tensão x deformação. Para que os resultados sejam comparáveis em todo o mundo científico, as características de execução deste ensaio, assim como a de outros, são padronizadas. Considerando o ensaio tração estudado, assinale a opção CORRETA. O corpo de prova utilizado é padronizado. Na condição que ocorra uma grande deformação plástica de um material, sendo a mesma entre o limite de elasticidade e o ponto de fratura, dizemos que este material tem como propriedade ser: Ductil As tensões podem ser oriundas de esforços mecânicos e indicam o nível de solicitação dos componentes quando estão em operação. Nesse sentido, tensão normal atuante em uma peça pode ser oriunda de esforços trativos ou compressivos perpendiculares à secção transversal da peça Aula 4 Ao sofrer resfriamento os materiais apresentam solidificação em pequenos volumes separados, que crescem e originam um todo solidificado. Estas pequenas partes são denominadas de grãos e seu processo de formação envolve as etapas de nucleação e crescimento. Ao sofrer deformação, os grãos que compõem o material se apresentam alongados. Com relação a figura a seguir, que pertencem ao mesmo aço, identifique a proposição CORRETA. Provavelmente o aço B possui resistência mecânica inferior ao aço A. As Regras das Fases permitem identificar o número de fases microscópicas associadas a determinada condição de estado, fator importante para saber ler e interpretar Diagramas de Equilíbrio. Nessa abordagem, assinale a alternativa correta com a relação a característica de uma Fase: As propriedades do material alteram-se em função da forma e distribuição das fases Com relação aos materiais metálicos podemos fazer as seguintes afirmações: I) Os elementos de liga utilizados nas ligas refratárias geralmente apresentam baixo ponto de fusão. II) Alguns aços inox podem ser usados em temperaturas de até 1000 ºC e ambientes severos (ex: marinho), mantendo suas propriedades mecânicas em níveis satisfatórios. III) O cobre apresenta baixa condutividade elétrica, por isso é adicionado elementos de liga para aumentar sua condutividade utilizá-lo na fabricação de fios. IV) As ligas leves apresentam boa resistência mecânica, porém não podem ser utilizadas em ambientes agressivos devido a sua baixa resistência a corrosão. Apenas a II está correta. Entre as propriedades mecânicas dos materiais podemos citar a tenacidade, resiliência e a ductilidade. Em relação a essas propriedades podemos afirmar que: A tenacidade mede a capacidade de um material absorver energia até sua fratura; enquanto a resiliência mede a capacidade de um material absorver energia antes de se deformar permanentemente; já a ductilidade representa a medida da deformação total que um material pode suportar até sua ruptura. A transformação imediata de fase sólida para outra sólida ou vice e versa é qual reação abaixo? Reação eutética Reação isotônica Reação de Muller Reação em cadeia carbônica exclusiva Reação Eutetóide Com uma temperatura diminuindo continuamente, temos núcleos que crescem e novos núcleos são formados. O crescimento de cada núcleo individualmente gera partículas sólidas chamadas de: Grãos Aula 5 O Tratamento Térmico Recozimento visa reduzir a dureza do aço, aumentar a usinabilidade, facilitar o trabalho a frio. O Recozimento é composto de três estágios extremamente importantes para a obtenção das propriedades desejáveis de um material. O estágio no em que predominam temperaturas mais elevadas, verifica-se grande alteração na microestrutura do metal, com variações nas propriedades mecânicas. O nome dado a este estágio está correto na opção: Estabilização do Grão Crescimento do Grão Recristalização Recuperação Diminuição do Grão Na análise da Curva de Temperatura de uma determinada peça observou-se a mudança nas microestruturas presentes na composição. Em determinado ponto da referida curva aconteceu um resfriamento rápido e como consequência o surgimento de um produto transformado. Quais os produtos obtidos quando da transformação por resfriamento rápido ? Martensita com dureza inferior da Perlita Martensita com dureza igual a Austenita Martensita com dureza superior da Perlita Austenita com dureza proporcional a Perlita Perlita com dureza superior a Austenita A realização do Tratamento Térmico que possibilita a redução do risco de empenamento das peças devido a obtenção da martensita em uma das fases é considerado extremamente importantes e indicado para os materiais de aço liga. Qual o nome deste tratamento ? Martêmpera Cristalização do Grão Tempera Encruamento O Tratamento Térmico que é indicado, normalmente, para homogenização da estrutura após o forjamento e antes da tempera ou revenimento denomina-se de: Normalização Forjamento Recozimento Laminação a frio Observa-se que aços com alto teor de carbono possuem muita cementita e o recozimento não é suficiente para diminuir a sua dureza. Por este motivo, faz-se necessário a realização de um tratamento que transforma a cementita em pequenas esferas, diminuindo a dureza do aço. Qual o nome deste Tratamento Térmico ? Revenimento Esferoidização O Tratamento Térmico Recozimento está diretamente associado a três estágios importantes que lhe conferem propriedades importantes as peças. Na abordagem apresentada sobre tratamento, verifique as opções descritas a seguir: l - Recuperação; II - Estabilização do Grão III - Recristalização IV - Cristalização do Grão V - Crescimento do Grão Com relação ao tratamento térmico citado anteriormente, assinale a opção correta que descreve os estágios existentes no mesmo: I, III e V
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