1ª Lista de exercícios de Ciência dos Materiais Respondida

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1ª Lista de exercícios de Ciência dos Materiais
2) Qual a diferença entre uma reação eutética e uma reação eutetóide?
As reações eutética, peritética e monotética formam parte do processo de solidificação (líquido para sólido). As ligas que se utilizam para fundição ou soldagem em geral aproveitam o baixo ponto de fusão da reação eutética. As reações eutetóide e peritetóide são reações exclusivas do estado sólido. A reação eutetóide forma a base do tratamento térmico de vários sistemas de ligas, incluindo o aço.
3) Quantos pontos invariantes tem o diagrama binário Pb – Sn?
O ponto triplo é chamado de ponto invariante.
4) O que é uma solução sólida intersticial? 
Solução sólida intersticial: Uma solução sólida na qual os átomos de um componente estão dissolvidos nos interstícios formados pelo arranjo dos átomos do outro componente.
5) O que é uma solução sólida substitucional?
Solução sólida substitucional: Uma solução sólida na qual algumas das posições normalmente ocupadas por átomos do componente da matriz estão ocupadas por átomos de um outro componente.
6) O que é um elemento de liga?
Elementos químicos adicionados a uma matriz visando a formação de ligas metálicas. Os metais são geralmente utilizados na forma de ligas metálicas, ou seja, consistem em misturas de dois ou mais materiais dos quais pelo menos um é metal. A liga mantém as propriedades metálicas.
7) Qual a diferença entre impureza e elemento de liga?
As impurezas, como o manganês, o silício, o fósforo, o enxofre e o alumínio fazem parte das matérias-primas usadas no processo de produção do aço. Elas podem estar presentes no minério ou ser adicionadas para provocar alguma reação química desejável, como a desoxidação, por exemplo.
Elemento de liga: elemento, metálico ou não, que é adicionado a um metal (chamado de metal-base) de tal maneira que melhora alguma propriedade desse metal-base. Por mais controlado que seja o processo de fabricação do aço, é impossível produzi-lo sem essas impurezas. E elas, de certa forma, têm influência sobre as propriedades desse material. Quando adicionadas propositalmente são consideradas elementos de liga, conferindo propriedades especiais ao aço. Às vezes, elas ajudam, às vezes, elas atrapalham. Assim, o que se deve fazer é controlar suas quantidades.
8) Por que as ligas são mais utilizadas na industria mecânica do que os metais puros?
A adição de elementos de liga tem o objetivo de promover mudanças na microestrutura do material, o que se reflete nas suas propriedades macroscópicas físicas e mecânicas, permitindo ao material desempenhar funções específicas.
9) Quais os objetivos dos elementos de liga?
É através da adição de elementos de ligas que podemos obter melhorias de algumas propriedades como diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento da dureza, aumento da resistência mecânica, melhoramento da soldabilidade, da corrosão e/ou de outras características desejadas de acordo com o uso em condições de serviço especificas.
10) O que significa um diagrama de fases ser chamado de “solubilidade total”?
Solubilidade ilimitada: Suponha um recipiente de água e um de álcool. A água é uma fase e o álcool outra. Ao derramar a água no álcool, somente se produzirá uma fase. O recipiente conterá uma solução de água e álcool, com estrutura, propriedades e composição únicas. A água e o álcool são solúveis entre si. Além disso, têm uma solubilidade ilimitada: independentemente da relação de água e álcool, ao misturá-los só se produz uma fase. De maneira similar, ao se misturar qualquer quantidade de cobre líquido e de níquel líquido, só se obterá uma única fase líquida. A liga de líquido terá a mesma composição, propriedades e estrutura em todas as partes (Figura 1a), porque o níquel e o cobre têm solubilidade líquida ilimitada. Se a liga líquida cobre-níquel se solidifica e se resfria a temperatura ambiente, só se produz uma fase sólida. Depois da solidificação, os átomos de cobre e de níquel não se separam, em vez disso, se localizam de maneira aleatória nos pontos da rede CFC (Figura 1b). No interior da fase sólida, a estrutura, propriedades e composição são uniformes e não existe uma interface entre os átomos de cobre e de níquel. Portanto, o cobre e o níquel também têm solubilidade sólida ilimitada. A fase sólida é uma solução sólida.
FIGURA 1 - Solubilidade ilimitada de Cu e Ni. (a) Líquida (b) Sólida
Uma solução sólida não é uma mistura. As misturas contêm mais de um tipo de fase e seus componentes conservam suas propriedades individuais. Os componentes de uma solução sólida se dissolvem um no outro e não retêm suas características próprias.
11) Um diagrama binário eutético indica que uma solubilidade total?
12) O que indica uma linha solvus?
Linha solvus ou linha de máxima solubilidade.
13) O que indica a linha eutética de uma diagrama de fases?
14) O que indica a linha eutetóide de um diagrama de fases?
15) As fases eutéticas tem a composição química do ponto eutético?
16) Quando se diz que uma liga é hipoeutética?
As ligas à esquerda da eutética são chamadas hipoeutéticas e as da direita são chamadas hipereutéticas.
Hipoeutético: Uma composição à esquerda do ponto de transformação eutética em um diagrama de equilíbrio binário.
17) Quando se diz que uma liga é eutética? E hipereutética?
Eutético: Uma transformação de fase na qual todo o líquido se transforma, no resfriamento, em, simultaneamente, duas fases sólidas.
Hipereutético: Uma composição à direita do ponto de transformação eutética em um diagrama de equilíbrio binário.
18) Qual a diferença entre microconstituinte e microestrutura?
Um microconstituinte é um elemento de identificação da microestrutura (que pode consistir em mais de uma fase).
A microestrutura de um material compreende, em poucas palavras, tipicamente as diferentes fases e o modo como elas estão arranjadas.
19) Por que o ponto eutético é chamado de ponto invariante?
É um ponto invariante do sistema; como as três fases estão em equilíbrio durante a solidificação do líquido eutético, não há nenhum grau de liberdade. A temperatura, a composição da fase líquida e as composições de ambas as fases sólidas são fixas.
20) Por que não se leva em consideração a reação peritética do diagrama Fe-C?
21) O que é austenita?
A austenita  (ou ferro na fase γ) é uma fase sólida não magnética constituída de ferro na estrutura CFC. 
22) O que é ferrita?
Ferrita, também conhecida como α-ferrita (α-Fe) ou ferro alfa, é um termo de ciência dos materiais para o ferro puro, com uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado.
23) O que é ferrita proeutetóide?
Denomina-se  ferrita proeutetóide a ferrita que se formou acima da temperatura eutetóide.
24) Em que região do diagrama Fe-C forma-se a perlita?
25) Como é composta a perlita?
26) Quando se tem um microconstituinte e uma microestrutura?
Microestrutura é a forma e como estão associados os microconstituintes. Uma fase como a martensita ou a sementita (Fe3C) ou agregado de fases como a perlita ou a bainita, é um microconstituinte. Falar que a amostra possui martensita, austenita retida em pequena quantidade e uma matriz perlítica é descrever a microestrutura.
27) Como as ligas ferrosas são classificadas, 0 < %C < 2,0%C e as ligas com 2 < %C < 6,7?
Aço é a denominação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produção e podendo conter outros elementos de liga propositalmente adicionados. Se o aço não contém estes últimos, é chamado especificamente de aço-carbono. Do contrário, aço-liga. Ferro fundido é a designação genérica para ligas de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,11%.
28) Para fins de estudo, como se divide o diagrama ferro carbono?
Campo ferrítico (fase α) – Campo correspondente à solução sólida de carbono no ferro α, nesse campo a estrutura atômica é cúbica de corpo centrado. 
Campo austenítico (fase γ) – Campocorrespondente à solução sólida de carbono no ferro γ, nesse campo a estrutura atômica é cúbica de face centrada. Essa fase tem solubilidade máxima de carbono de 2,06% à 1147°C. 
Cementita (Fe3C) – Microconstituinte composto de ferro e carbono. Esse carboneto apresenta elevada dureza, estrutura atômica ortorrômbica e 6,7% de carbono. 
Ponto eutetóide – Ponto correspondente à composição de carbono de 0,8%. Ligas dessa composição, elevadas até o campo austenítico (fase γ) e em seguida resfriadas lentamente, atravessam a reação eutetóide, reação onde a austenita transforma-se em perlita, microestrutura constituída de lamelas de cementita (Fe3C) envoltas em uma matriz ferrítica (fase α). 
Ponto eutético – Ponto correspondente à composição de carbono de 4,3%. Trata-se do ponto de mais baixa temperatura de fusão ou solidificação, 1147°C. Ligas dessa composição são denominadas ligas eutéticas. 
O diagrama pode ser dividido em duas faixas de porcentagem de carbono, a faixa correspondente aos aços, de 0,008% até 2,11% de C, e a faixa correspondente aos ferros fundidos, com porcentagens de carbono acima de 2,11%. Os aços com porcentagem de carbono acima de 0,8% (composição eutetóide) são denominados aços hipereutetóides, enquanto que os aços com porcentagem de carbono inferior a 0,8% são denominados aços hipoeutetóides. Analogamente, os ferros fundidos com porcentagem de carbono acima de 4,3% (composição eutética) são denominados ferros fundidos hipereutéticos, e os ferros fundidos com porcentagem de carbono inferior a 4,3% são denominados ferros fundidos hipoeutéticos. 
Os aços carbono podem ainda ser divididos em três grupos distintos, classificados em função do teor de carbono presente. São eles: 
Aços de baixo teor de carbono, com % de C inferior a 0,2%; ƒ 
Aços de médio teor de carbono, com % de C entre 0,2% e 0,5%; ƒ 
Aços de alto teor de carbono, com % de C superior a 0,5%.
29) O que é um aço hipoeutetóide?
Aço hipoeutetóide é aquele que possui menos carbono que o previsto na composição eutetóide. O resfriamento de uma liga hipoeutetóide - em condições de equilíbrio, com resfriamento lento - até uma temperatura abaixo da eutetóide, produzirá uma microestrutura em que a ferrita estará presente tanto na perlita quanto como uma fase que se formou enquanto se resfriava ao longo da região das fases ().
30) Quando uma liga ferrosa é classificada como aço comum?
O aço é a liga de ferro e carbono onde a porcentagem deste último varia de 0,008% a 2,11%. Nos aços utilizados pela indústria geralmente essa porcentagem fica entre 0,1 a 1,0%.
31) Quanto ao teor de carbono, como se classificam as ligas ferrosas comuns?
Aços de baixo teor de carbono, com % de C inferior a 0,2%; ƒ 
Aços de médio teor de carbono, com % de C entre 0,2% e 0,5%; ƒ 
Aços de alto teor de carbono, com % de C superior a 0,5%.
32) O aço ABNT – SAE – AISI 2430, é hipoeutetóide? O aço 1055 é hipoeutetóide?
A classe 1055 significa aço-carbono com 0,55% de carbono. É hipoeutetóide.
2430 é ferro fundido. Não é hipoeutetóide.
33) A microestrutura de um aço é cementita + perlita. Identifique o aço.
Austenita é composta por cementita + perlita
34 e 35) O que é ferrita eutetóide?
Denomina-se ferrita eutetóide a ferrita presente na perlita.
36) O que é perlita?
São carbonetos de ferro dissolvidos na ferrita.
37) O que é austenita eutetóide?
Austenita de composição eutetóide: 0,76%p C
38) Em que zona do diagrama de fase Fe-C, a austenita é estável?
A austenita (CFC) é estável entre 912 e 1394° C.
39) Em que zona do diagrama de fase Fe-C, a austenita é instável?
40) Em que temperatura se forma a perlita?
Formada por uma mistura eutetóide de duas fases, ferrita e cementita, produzida a 723 ºC quando a composição é de 0,8 %.
59) O que indica uma reação eutética?
 Decomposição isotérmica de uma fase líquida em duas sólidas durante a solidificação e reação inversa na fusão.
60) O que é austenita estável e austenita instável?
A austenita somente é estável as temperaturas superiores a 723 ºC, desdobrando-se por reação eutetóide, a temperaturas inferiores, em ferrita e cementita. Somente pode aparecer austenita a temperatura ambiente nos aços austeníticos, nesse caso, a austenita é estável a temperatura ambiente.