ProMat Atividade 02

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Propriedades dos Materiais 
DP Assistida de Verão 
Profa. Daiana Maria Furlan – Atividade 02 – 03/02/2017 
 
NOME: N.º 
 
PARTE 1 – ESTRUTURAS CRISTALINAS 
 
1. Qual a diferença entre estrutura atômica e estrutura cristalina? 
2. Se o raio atômico do chumbo vale 0,175 nm, calcule o volume de sua célula unitária 
em m³. Dado: estrutura cristalina do chumbo = CFC. 
3. Mostre que, para a estrutura cristalina cúbica de corpo centrado o comprimento da 
aresta da célula unitária, a, e o raio atômico, R, estão relacionados por a= 4R/(3)1/2 
4. Um metal hipotético possui a estrutura cristalina cúbica simples mostrada na figura 
abaixo. Se o seu peso atômico é de 70,4 g/mol e o raio atômico é de 0,126 nm, calcule a 
sua densidade. 
 
5. O ferro muda de estrutura CFC para CCC a 912°C. Próximo desta temperatura, os 
raios atômicos do ferro nas duas estruturas são respectivamente 0,129 nm e 0,126 nm. 
Qual a porcentagem de variação volumétrica causada por esta transformação alotrópica? 
6. Abaixo estão listados a massa atômica, a densidade e o raio atômico de três metais 
hipotéticos. Para cada um determine se a sua estrutura cristalina é CFC, CCC ou CS e 
então justifique a sua determinação. 
 
7. As estruturas cristalinas dos materiais metálicos apresentam arranjos atômicos que se 
repetem nas três dimensões de uma unidade básica. A respeito das características dos 
sistemas cristalinos: estrutura cúbica de face centrada (CFC), estrutura cúbica de corpo 
centrado (CCC) e hexagonal compacta (HC), assinale a opção correta. 
a) O plano 110 da CFC é o plano mais densamente empacotado dessa estrutura. 
b) O número de vizinhos imediatos de um átomo qualquer, representados pelo número de 
coordenação é doze na estrutura CCC. 
c) Os metais que cristalizam na estrutura HC apresentam fator de empacotamento mais 
elevado que a estrutura CCC. 
d) As estruturas CFC e HC têm a mesma densidade de empacotamento atômico, a mais 
compacta possível. 
e) A estrutura CCC é a que apresenta o menor volume total de espaços vazios entre os 
átomos. 
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Elipse
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8. Um material qualquer possui uma estrutura cristalina do tipo cúbica de corpo centrado, 
um parâmetro de rede de 0,3 nm e uma massa atômica de 54 g/mol. Qual será a massa 
específica, em g/cm3, do material? 
a) 2,3 
b) 4,6 
c) 6,7 
d) 8,4 
e) 10,9 
 
9. A estrutura física e o comportamento macroscópico dos materiais dependem 
intrinsicamente das suas estruturas cristalinas. Dessa forma, mudanças no arranjo 
cristalino devem ser cuidadosamente analisadas e compreendidas para se ter completo 
domínio sobre as características e as propriedades dos materiais. Considerando as 
estruturas cristalinas dos materiais, julgue V ou F as seguintes proposições: 
I. Alguns materiais apresentam estruturas cristalinas diferentes dependendo das 
condições de temperatura e pressão, o que é denominada alotropia 
II. Os materiais policristalinos constituem a maioria dos sólidos cristalinos e são 
compostos por um grande número de pequenos cristais. 
III. A transformação polimórfica de um meta puro de corpo centrada para face centrada 
será acompanhada por expansão volumétrica do material. 
IV. As propriedades mecânicas do alumínio variam significamente conforme suas direções 
cristalográficas, o que é chamado de anisotropia, no entanto o alumínio cristalino é 
isotrópico V. A densidade dos materiais depende do tipo de estrutura cristalina do 
material, do número de átomos presentes na célula unitária e do tamanho das arestas 
dessa célula. 
 
10. Características nos arranjos atômicos das estruturas cristalinas vão provocar um 
maior ou um menor empacotamento atômico ao longo de determinadas direções 
cristalográficas ou planos atômicos. Considerando as estruturas cristalinas, julgue V ou F 
as proposições abaixo: 
I. O plano atômico que intercepta os eixos x, y e z nas posições 1/2, 1/2 e 1, 
respectivamente, possui os seguintes índices de Miller (112). 
II. A direção cristalográfica com maior empacotamento atômico na estrutura cúbica de 
corpo centrado é a direção [100]. 
III. A direção definida pelos pontos A (inicial) e B (final) possui os seguintes índices [122] 
(o ponto A é definido como a origem e o ponto B é definido pelas coordenadas 
1, 1/2 e 1/2, em relação aos eixos x, y e z, respectivamente). 
IV. O plano cristalográfico com maior empacotamento atômico na estrutura cúbica de face 
centrada é o plano (111). 
V. Os planos que são cristalograficamente equivalentes formam uma família de planos e 
possuem o mesmo empacotamento atômico. 
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Elipse
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Manuscrito
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Manuscrito
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Manuscrito
ansel
Manuscrito
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PARTE 2 – PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS 
11. Apresente uma curva tensão x deformação (de engenharia) obtida em ensaio de 
tração de um metal dúctil. Defina módulo de elasticidade, limite de escoamento, limite de 
resistência (LRT), limite de ruptura (tensão de ruptura) e estricção. 
12. Apresente em gráfico comparativo e esquemático do comportamento em ensaio de 
tração dos seguintes materiais: metais, cerâmicos e polímeros. Discuta os principais 
propriedades de cada material. 
13. Discuta os efeitos da temperatura sobre o módulo de elasticidade, limite de resistência 
e ductilidade dos materiais. 
14. Analise o gráfico abaixo. 
 
Sabendo-se que algumas propriedades mecânicas são importantes para especificação e 
seleção de materiais e que AR>AQ>AP, onde AR, AQ e AP representam as áreas sob 
cada curva. Dessa forma, os materiais que possuem a maior tensão de ruptura, o maior 
módulo de elasticidade, o maior limite de escoamento e a melhor tenacidade, 
respectivamente, são: 
a) Q; P; R e Q. 
b) Q; R; P e R. 
c) Q; P; P e R. 
d) R; P; P e Q. 
e) R, Q, P e P 
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15. Em um ensaio de tração, realizado em uma Universidade, utilizou-se um corpo de 
prova ASTM E8M de um aço SAE 4340 temperado e revenido com 12 mm de diâmetro da 
região útil e l0=50mm. A curva apresentada foi traçada diretamente dos dados do ensaio. 
A região de ruptura final possuía um diâmetro de 9 mm e lf = 16,8 mm 
 
 
a) Determine o módulo de elasticidade; 
b) O limite de proporcionalidade; 
c) O limite de resistência à tração (LRT) 
d) A tensão de ruptura verdadeira. 
e) Calcule a ductilidade do material em 
termos da redução percentual de área e 
alongamento percentual. 
 
 
16. Os ensaios de dureza Rockwell é o método mais utilizado para medir a dureza, pois é 
muito simples de executar e não exige qualquer habilidade especial. Diversas escalas 
diferentes podem ser utilizadas, a partir de combinações possíveis de vários penetradores 
e diferentes cargas, as quais permitem o ensaio virtualmente de todos os metais e ligas, 
desde os mais duros até os mais macios. Diante do exposto, analise. 
I. Com este sistema, um número de índice de dureza é determinado pela diferença na 
profundidade de penetração impressa no material, que resulta da aplicação de uma pré-
carga e de uma carga principal maior. 
II. Nos ensaios Rockwell superficiais, a carga é de 10 kg, enquanto as cargas principais 
são de 60, 100 e 150 kg. 
III. Os ensaios Rockwell superficiais são realizados frequentemente para os corpos de 
prova mais grossos. 
IV. Ao se especificar dureza Rockwell e superficial, tanto o número de índice de dureza 
quanto o símbolo de escala devem ser indicados. O símbolo da escala refere-se a carga 
principal do ensaio. 
V. O dispositivo para efetuar medição da dureza Rockwell é muito simples de usar; a 
leitura da dureza é direta, e cada medição a partir do penetrador cônico de diamante 
exige apenas alguns segundos. 
Estão corretas apenas as afirmativas 
a) I, IV e V. 
b) I e III. 
c) I, II e III. 
d) I e V. 
e) IV e V.ansel
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17. Quanto as propriedades mecânicas, é INCORRETO afirmar que: 
a) Os ensaios mecânicos dependem de um número significativo de variáveis, como 
temperatura do ensaio, velocidade do ensaio durante o teste, geometria e tamanho do 
corpo de prova e entalhe padronizado. 
b) a ductilidade pode ser medida pelo alongamento percentual e estricção. 
b) o módulo de Young ou de elasticidade mede a força de ligação entre os átomos. 
c) A habilidade de um material absorver energia apenas na zona elástica, sem sofrer 
ruptura é definida como tenacidade. Metais são exemplos de materiais que são tenazes; 
d) a resiliência é uma propriedade mecânica que mede a capacidade de um material 
absorver energia quando deformado elasticamente. 
 
18. Considere a liga de latão com comportamento tensão-deformação mostrado na figura 
abaixo. Um corpo de prova cilíndrico feito deste material, com 6 mm de diâmetro e 50 mm 
de comprimento, é puxado em tração com uma força de 7000 N. Calcule: 
a) o alongamento do corpo de prova com a aplicação dessa força; 
b) o módulo de elasticidade em GPa; 
c) o limite de proporcionalidade; 
d) o limite de escoamento para uma pré-deformação de 0,002. 
e) o limite de resistência à tração; 
f) a tensão na ruptura 
 
19. Um bastão cilíndrico com 120 mm de comprimento e que possui um diâmetro de 
15,0 mm deve ser deformado utilizando-se uma carga de tração de 35.000 N. Ele não 
deve apresentar deformação plástica e a redução no seu diâmetro não deve ser superior 
a 1,2 x 10-2 mm. Dentre os materiais listados a seguir, quais são os possíveis 
candidatos? Justifique sua(s) escolha(s). 
 
20. Uma barra de alumínio com 125 mm de comprimento e que possui uma seção 
transversal quadrada com 16,5 mm de aresta é tracionada com uma carga de 66.700 N e 
apresenta um alongamento de 0,43 mm. Calcule o módulo de elasticidade do alumínio. 
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Manuscrito