41 Questões teóricas - Ciência dos Materiais - Overview

Prévia do material em texto

Questões para os alunos
1 – Faça um breve histórico sobre o uso de materiais pela sociedade humana.
O desenvolvimento e avanço das sociedades são ligados a habilidade de seus membros em manipular e produzir materiais para satisfazer as suas necessidades. Até as civilizações mais antigas são designada pelo nível de seus desenvolvimentos em relação aos materiais, como por exemplo, Idade da Pedra, Idade do Bronze. Os primeiros seres humanos só tinham acesso aos materiais que ocorriam naturalmente, com o tempo descobriram meios de gerar materiais que tinham propriedades superiores aos naturais e que podiam mudar as propriedades de um material através de tratamento térmico ou adicionando substâncias. 
2 – O autor Callister divide as propriedades dos materiais em 6 grupos distintos, cite quais são e explique sobre a importância destas propriedades para os projetos de Engenharia.
Mecânica, elétrica, térmica, magnética, ótica e deteriorativa. É importante conhecer bem as propriedades dos materiais para que se possa selecionar e empregar o material mais adequado e que tenha melhor desempenho quando exposto a determinada condição de serviço.
3 – Cite a classificação dos materiais sólidos.
Os materiais sólidos são classificados em metais, cerâmicos, polímeros, semicondutores, compósitos e biomateriais
4 - Explique detalhadamente sobre a sequência linear citada por Callister (Processamento – Estrutura – Propriedades – Desempenho), onde
são consideradas as etapas de origem dos materiais até o desempenho final.
A estrutura e, consequentemente, as propriedades de um material dependem do modo de como ele foi processado e o desempenho de um material será em função das suas propriedades.
5 – Uma importante propriedade dos materiais que não é citada pela divisão do autor Callister é a propriedade acústica. Explique qual é a importância desta propriedade para as edificações (apartamentos) e cite maneiras de reduzir a poluição sonora em locais para shows e eventos por exemplo.
A propagação dos sons nos edifícios faz-se principalmente por via aérea e por via
sólida, os sons que se propagam por via aérea são chamados de sons aéreos e os sons que se propagam por via sólida são chamados de sons de percussão. Sons de percussão resultam da excitação directa de um elemento de compartimentação qualquer e podem, devido à rigidez das ligações existentes, propagar-se com grande facilidade através de toda a malha estrutural do edifício estabelecendo campos sonoros, eventualmente intensos, em compartimentos bastante distantes do local da fonte sonora. Por este motivo, os sons de percussão podem ter um carácter mais “incomodativo” no comportamento acústico de um edifício relativamente aos sons aéreos .
6 – Em relação aos materiais. Podemos afirmar que: 
a)( )Materiais metálicos são normalmente combinações de metais e ametais, são bons condutores de calor e eletricidade. Podem possuir boas caracteristicas de dureza e resistência e podem sofre corrosão.
b)( )Os materiais cerâmicos são normalmente combinações de metais e ametais. São compostos por minerais argilosos, cimento e vidro. Em relação as suas propriedades são bons condutores de eletricidade e calor. Mecanicamente são duros e resistentes.
c)( )Os polimeros são originados do petróleo, sendo compostos inorgânicos que são a base para os plásticos e borrachas.
d)( )Compósitos tais como fibra de vidro e fibra de carbono são materiais desenvolvidos em laboratório. Podem ser mais resistentes que alguns metais. Possuem estruturas moleculares muito pequenas, alta densidade e não possuem muita flexibilidade.
e)( X )Materiais como semicondutores, biomateriais e materiais avançados tornaram possiveis o avanço do progresso, só que também, o uso crescente destes materiais tem influenciado na qualidade do meio ambiente. Logo, podemos afirmar que este progresso, pode influênciar de forma positiva na qualidade do ar e da água.
7 - Os materiais cerâmicos tem sua aplicabilidade limitada em certos aspectos, devido às suas propriedades mecânicas. Descreva a principal desvantagem se comparada com o metal.
A principal desvantagem é uma disposição a fratura catastrófica de uma maneira frágil, com muito pouca absorção de energia.
8 - O que são diagramas de Fase?
São diagramas que fornecem informações sobre os fenômenos de fusão, fundição, cristalização e outros, para que assim se faça controle da microestrutura ou da estrutura das fases de um sistema de ligas.
9 - Quais as informações importantes podem ser obtidas de um diagrama de fase?
Sobre os fenômenos de fusão, fundição, cristalização e outros.
10- O que são aços? Quais as classes de aços existentes?
São ligas de ferro-carbono que podem conter concentrações apreciáveis de outros elementos de liga. Aços com baixo teor de carbono, aços com médio teor de carbono e aços com elevado teor de carbono.
11 - O que vem a ser um material frágil?
Material sucetível a rupturas sem sofrer grandes deformações.
12 – As cerâmicas contêm porosidade residual. Como a porosidade pode influênciar no comportamento da mesma?
Influência negativa sobre as propriedades plásticas e sobre a resistência a flexão.
13 – Em relação a ligas metálicas. Não podemos afirmar que:
a)( )São agrupadas em duas classes; ferrosas e não ferrosas
b)( )As ligas ferrosas incluem aços e ferros fundidos que sofrem processo de corrosão
c)( )A concentração de carbono nas ligas ferrosas (aços) não influência na dureza e resistência
d)( )A composição química não influência nas propriedades das ligas metálicas
e)( X )A adição de novos elementos metálicos na estrutura atômica de uma liga metálica, pode não produzir melhorias em suas propriedades.
14 – Em relação aos metais. Assinala a alternativa falsa: 
a)( )Podem trabalhar na região elástica, devido a tensão aplicada
b)( )Podem possuir um comportamento elástico dependente do tempo, que é conhecido como anelasticidade.
c)( )O escoamento ocorre na deformação plástica devido à tensão
d)( X )A ductilidade nos metais representa uma medida do grau de deformação plástica que foi suportado no escoamento.
e)( )A tenacidade nos metais é caracterizada em absorver energia até a fratura
15 – Ainda em relação aos metais. Assinale a alternativa falsa:
a)( )São originados de metal + metal
b)( X )Possuem uma pequena quantidade de elétrons livres que estão muito unidos, fazendo com o metal tenha resistência e dureza.
c)( )São bons condutores de calor e eletricidade
d)( )São muito aplicados em estruturas (ex: vigas e treliças)
e)( )Possuem pouco movimento de discordância, fazendo com que sejam duros e resistentes
16 – Que propriedades deve ter o material usado na fabricação da cabeça de um martelo de carpinteiro?
Tenacidade, resistência, ductilidade, dureza.
17 – Quais são os tipos de microdureza existentes?
Knoop e Vickers
18 – Como medir o grau de dureza entre duas chapas metálicas pode ser comparado?
Aplicando e avaliando os resultados dos ensaios de dureza Rockwell e Brinell
19 – O que vem a ser discordância?
É um defeito cristalino linear ou unidimensional em torno do qual alguns átomos estão desalinhados. Movimento interatômico provocado pela ação de cargas.
20 – Em relação aos polímeros. Podemos afirmar que:
a)( )Possuem estruturas moleculares muito grandes, composta basicamente de carbono e nitrogênio
b)( )Possuem alta densidade e podem ser extremamente flexíveis
c)( )Prevalece a ligação iônica
d)( )São constituídos por unidades menores (meros) através do processo de cristalização
e)( X )São derivados do petróleo. Uma das principais e mais importantes propriedade é a mecânica 
22 – O comportamento tensão-deformação de cerâmicas frágeis não é em geral avaliado através de um ensaio de tração. Que fatores podem comprometer nos resultados.
A dificuldade de prender e segurar o material sem fratura-lo, assim como também o preparo e teste das amostras com a geometria exigida
23 – As cerâmicas contêm porosidade residual. Como a porosidade pode influênciar no comportamentoda mesma?
Influência negativa sobre as propriedades plásticas e sobre a resistência a flexão.
24 – Cite 3 propriedades da cerâmica.
Porosidade, dureza e fluência
25 - Descreva sobre a deformação plástica de materiais cerâmicos cristalinos.
Ocorre através do movimento de discordâncias.
26 - Cite e descreva 3 aplicações para os materiais cerâmicos.
Porcelana, vidros e refratários, aplicados em jarros, janelas e fornos respectivamente.
27 - A cerâmica possui ligação iônica. Explique
Não tem capacidade de se soltar de um átomo e se ligar a outro.
28 – Para cada material, cite 3 caracteristicas:
a)Metal – bons condutores de eletricidade e calor, resistentes
b)Cerâmico – isolantes térmicos e elétricos, resistente a altas temperaturas, duros.
c)Polimero – extremamente flexíveis, imunes a corrosão, isolantes térmicos e elétricos
d)Materiais avançados – alto desempenho, caros, podem ser de todos os tipos de materiais.
29 – Em relação aos metais. Assinale a alternativa falsa:
a)( )Em uma escala atômica, a deformação elástica é manifestada com grandes alterações no espaçamento interatômico e na extensão de ligações interatômicas.
b)( )Quanto maior o módulo de elasticidade, mais dureza e resistência terá o metal
c)( X )Para um corpo de prova sob ação de uma carga de compressão, este pode ter um comportamento elástico ou linear.
d)( )Para um metal que possui uma certa dureza e resistência alta, a discordância será a mínima possível
e)( ) O processo de deformação onde a tensão e a deformação são proporcionais é chamado de deformação elástica
30 – Para cada propriedade, cite uma aplicação:
a)Mecânica
b)Elétrica
c)Térmica
d)Ótica
e)Eletromagnética
f)Deteriorativa
31 – Os materiais trabalham na fase elástica e plástica. Diference estas fases.
32 – Para o gráfico abaixo, explique o que está acontecendo como material sob ação de uma determinada carga.
O comportamento tensão-deformação para alguns aços, onde a transição elastoplástica está bem definida, a tensão limite de escoamento superior a deformação plástica tem seu início, com uma diminuição real na tensão. A deformação que segue, flutua ligeiramente em um valor de tensão constante chamado de limite de escoamento inferior, subsequentemente, a tensão aumenta com o aumento da deformação.
33 – Descreva a diferença entre resiliência e tenacidade
A tenacidade é a capacidade do material de absorver energia até sua fratura, já a resiliência é a capacidade do material de absorver energia quando deformado elasticamente, sem sofrer dano permanente e com o descarregamento a energia é recuperada.
34 – Descreva a diferença entre dureza e resistência
A dureza mede a resistência de um material a deformação plástica localizada e a resistência se trata da capacidade do material de suportar uma tensão até a fratura.
35 – Descreva o sistema de escorregamento
Sistema de escorregamento é a combinação do plano de escorregamento e da direção de escorregamento.
36 – Descreva o movimento de discordância
Uma discordância pode se mover em resposta à aplicação de uma tensão de cisalhamento em uma direção perpendicular à sua linha ou à direção da tensão
37 – Descreva o que esta acontecendo com o corpo de prova
O corpo está sendo submetido a um ensaio de tensão-deformação onde a amostra está sujeita a uma deformação plástica, que tem seu ponto máximo definido na ilustração como ponto M que é o limite de resistência à tração, nesse ponto ocorre o enpescoçamento do corpo de prova. A tensão diminui até que ocorra a fratura no ponto F demonstrado, sendo que a fratura será no ‘pescoço’ que foi formado. 
38 - Descreva a diferença entre fragilidade e ductilidade
A ductilidade mede a capacidade do material de se deformar plasticamente até que ocorra a fratura quando submetido a uma tração enquanto a fragilidade é quando o material experimenta uma deformação plástica muito pequena ou nenhuma deformação plástica até sua fratura.
39 - Descreva a diferença entre materiais cristalinos e não cristalinos
|Materiais cristalinos estão em um arranjo periódico ao longo de grandes distâncias atômicas de modo que quando ocorrer a solidificação os átomos se posicionarão em um padrão tridimensional repetitivo, já os materiais não cristalinos não possuem esse arranjo atômico regular e sistemático.
40 – Cite e descreva os processos de endurecimento de metais
Endurecimento por solução sólida, que é a formação de liga com átomos de impurezas que entram em soluções sólidas substitucionais ou intersticiais e endurecimento por deformação, onde um metal dúctil se torna mais duro e forte quando é deformado plasticamente.
41 – Como o tamanho dos grãos pode influência no movimento de discordância
Pode acontecer que dois grãos possuam orientações diferentes, assim uma discordância que passa para dentro do grão seguinte terá que alterar sua direção de movimento, dificultando mais o processo à medida que a diferença na orientação cristalográfica aumenta, a desordenação atômica no interior de uma região de contorno de grão irá resultar em uma descontinuidade de planos de escorregamento de um grão para dentro do outro. Um material que possui grãos pequenos possui uma maior área total de contornos de grãos para dificultar o movimento das discordâncias, sendo assim mais duro e mais resistente.
42 – Cite e descreva os processos de conformação mecânica
Laminação: modifica a seção transversal de um material passando-o entre dois cilindros que giram em sentido contrário.
Forjamento: utiliza esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo.
Extrusão: a peça é “empurrada’ contra a matriz conformadora, com redução da sua seção transversal.
Trefilação: redução da seção transversal de uma barra, fio ou tubo, ‘puxando-se’ a peça através de uma ferramenta (fieira ou trefila)