Revisão ICPOM 2013.2

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ICPOM G2
1- Tetraedo dos materiais -  qual a sua significacao no ambito da engenharia dos materiais
2- Diagramas Fe C e Isomorfo - Idenficacao dos mesmos conforme apresentado em sala: fases e constituintes ---efeito da temperatura
3- Propriedades dos materiais
4- Fabricacao
5- Estrutura, micro-estrutura, nano-estrutura dos materiais & vinculo com tratamentos termicos, processos de fabricação
6- Propriedades: como sao avaliadas........ensaios destrutivos e nao destrutivos.....o que qualificam e como se quantifica
TETAEDRO DOS MATERIAIS – caracterização dos materiais ( Aplicações e desempenho, propriedades, microestrutura e composição (atômica ou molecular) e síntese e processamento)
Estruturas: Caracterização – Está ligado a analise química e a microestrutura
Macro - aquilo que enxerga a olho nu
Microestrutura - aquele que tem aumento de 500 à 5000 vezes - está olhando os grãos (orientados em várias direções) que são os links de estrutura com propriedade. Tamanho dos grãos, forma dos grãos, quantificação das fases.
Se caracteriza por grãos. As propriedades do material depende dos grãos (grão equivalente a fase). Cada fase é um cristal. Dependendo do processamento que o material sofrer, vão ser formados fases diferentes com propriedades diferentes. Processamento está associado por exemplo por tratamento térmicos (muda as fases). Quem caracteriza as fases é a caracterização e os processos de fabricação dão formato aos materiais. Ao mudar a microestrutura, tem-se propriedades diferentes.
Nano
Estruturas Atômicas
Aparelhos para visualização: MO - microscopia óptica, 5mil vezes à 20 mil vezes. Microscopia eletrônica de varredura 15mil vezes à 100 mil vezes. Microscopia de transmissão, 106. Microscopia de força atômica permite ver átomos.
Propriedade:
Ensaios - procedimento padronizado que permite quantificar as propriedades do material
Micro dureza - medir a dureza dos grãos
Tensão-deformação
Impactos
Ex.: pendulo, coloca o corpo de prova e um pendulo, quanto o pendulo andar vai dar a informação da energia absorvida no impacto.
Limite de escoamento, limite de resistência, deformação até a fratura, energia armazenada na região elástica (VER TODO O TRABALHO DO SEMINARIO)
Processamentos- processo que modifica a microestrutura
A microestrutura dos materiais pode ser alterada por tratamentos térmicos, processos que envolvam deformações e combinações físicas, ou químicas, de diferentes materiais (materiais compósitos).
Como mudra a microestrutura:
1)Solidificação (taxa de resfriamento)

− Lingotamento (contínuo ou descontínuo (formas)) − Fundição
− Fusão localizada
2) Deformação mecânica − Laminação
− Forjamento
− Estiramento− Trefilação
− Extrusão
− Embutimento
3) Tratamentos Térmicos
−  Cristalização (materiais vítreos) 
−  Recristalização(parcialouintegral) 
−  Precipitação 
− Austenitização (ferrosos)
− Têmpera (ferrosos: fase martensita) gera grãos tensionados - voltam para o temperatura ambiente tensionado pois ao se esfriarem muito rápido não tiveram tempo de se “acomodar direito”. São materiais frágeis.
− Revenido (ferrosos: transforma a martensita em ferrita mais carbonetos)
-Envelhecimento
-Recozimento
-Normalização-> resfriar devagarinho
4) Termo-mecânicos
− Quando um material é processado numa temperatura alta o suficiente para que sofra mudanças nas fases presentes.
Questão que já caiu em prova: Ao abanar o arco da criança na churrasqueira ele endureceu, para torna-lo ao que era antes, deve-se saber a que temperatura ele foi levado, levar novamente a essa temperatura e deixa-lo resfriar devagar, ou seja, normaliza-lo.
Tratamento mecânico-> tensionamento interno. Encruamento-> torna duro, formato diferente, propriedades diferentes. Ex dobrar várias vezes um arame.
*material ao se aquecer pode mudar a sua estrutura antes de atingir a fase liquida, com isso mudando suas propriedades.
CARACTERIZAÇÃO-> identificar “micro estruturas”-> grãos-> fases->cristais
METAL PURO
Formação por dentrida-> se solidificam das laterais para dentro. Estrutura bruta de função
Pontos de nucleação de crescimento-> é o ponto que começa a se solidificar, começa a formação de cristais.
Sólido + liquido
Apenas uma fase pois é material puro.
Sólido->grão->cristais que cresceram em diversas direções.
Transformação de fase muda o tipo de estrutura. Quanto maior o numero de pontos de nucleação menor será o tamanho dos grãos. O caso extremo é a formação de um monocristal (cresce apenas em uma direção).
Os nanomateriais não seguem as propriedades clássicas, pois o TAMANHO faz diferença nas propriedades, ou seja, está relacionado.
Um metal puro que tenha o mesmo tamanho médio de grãos pode ter propriedades diferentes? Sim, isso ocorre porque a estrutura cristalina está tensionada.
LIGA BINÁRIADuas fases. Reação Eutética L->Solido1+Sólido2
Um líquido que se solidifica formando dois sólidos. Dois tipos de grãos. Insolúveis.
Uma fase. Solubilidade plena entre A e B no estado solido. Um tipo de grão. 
Estrutura Cristalina mais ou menos parecida, a mesma temperatura de mudança de fase, massa e nível atômicos parecidos.
Ex.: liga de cobre-niquel
Solubilidades parciais. Mesma espécie solubiliza certa quantidade de um elemento dentro da usa estrutura cristalina. Atomos diferentes compartilhando uma estrutura cristalina. Dependendo da temperatura e da quantidade há certa solubilização. Aumenta a possibilidade de formar diversos tipos de grãos, diversas fases. Ex.: Aço
Diagramas de equilíbrio de fase
-Mostram as fases de equilíbrio presentes em função da temperatura e da composição.
- Permitem calcular a quantidade de cada fase presente em função de uma composição total e temperatura.
- Servem para compreender a seqüência de solidificação de um sistema metálico, cerâmico ou polimérico (orgânico).
-Apresentam os limites de solubilidade das fases sólidas e líquidas
Diagrama ISOMORFO
Num sistema binário isomorfo, os dois componentes são completamente solúveis um no outro.
• A leitura de diagramas isomorfos é feita primeiramente definindo o par composição-temperatura desejado. Esse par define um ponto no diagrama.
• Se o ponto desejado estiver num campo onde somente existe uma fase, a composição já está definida, e a fase é a indicada no campo do diagrama.
• Se o ponto estiver numa região onde existem duas fases em equilíbrio, a determinação da composição das fases presentes é possível traçando-se um segmento de reta horizontal que passa pelo ponto e atinge as duas linhas que delimitam o campo de duas fases (linhas liquidus e solidus). As composições das fases líquida e sólida são dadas pelas intersecções deste segmento de reta e as respectivas linhas de contorno
REGRA DA ALAVANCA:
É usada para se determinar as proporções das fases em equilíbrio em um campo de duas fases.
Dedução
Chega-se à regra das fases simplesmente através de um balanço de massa.
Consideremos WL e Wa as frações mássicas. Respectivamente, da fase líquida, L, e da fase sólida, alfa.
Cada componente do sistema pode estar em cada uma das fases, em concentração CL (no líquido) e Ca (no sólido).
As duas equações abaixo podem ser escritas:
DIAGRAMA EUTÉTICO
Eutético : ponto onde o equilíbrio é invariante, portanto o equilíbrio entre três fases ocorre a uma determinada temperatura e as composições das três fases são fixas.
É muito pequena a faixa de composições químicas em que pode se formar estrutura monofásica alfa
PRECIPITAÇÃO-> Ao ser ultrapassado o limite de solubilidade (linha solvus) deSn no Pb, ocorre a precipitação da fase beta, de reticulado cristalino distinto do da fase alfa e com distintas propriedades físico-químicas.
Autenita é uma solução sólida de carbono em ferro gama. Somente é estável as temperaturas superiores a 723 ºC, desdobrando-se por reação eutetóide, a temperaturas inferiores, em ferrita e cementita.  A austenita é o ponto de partida para vários tratamentos térmicos nas ligas deferro, pois partindo da austenita é possivel a transformação da liga em vários microconstituintes, como por exemplo a têmpera que consiste na transformação da austenita em martensita por meio de um rápido resfriamento da peça tratada termicamente
Ferrita: Este constituinte está formado por uma solução sólida de inserção de carbono em ferro alfa. É o constituinte mais mole dos aços porém é o mais tenaz, e o mais maleável. A ferrita apresenta-se nos aços como constituinte e misturada com a cementita para formar parte da perlita. Se o aço é muito pobre em carbono, sua estrutura está formada quase que totalmente por grãos de ferrita cujos limites podem ser revelados facilmente com o microscópio, depois de um ataque com ácido nítrico diluído. Os grãos são equiaxiais.
Perlita: Formada por uma mistura eutetóide de duas fases, ferrita e cementita, produzida a 723 ºC quando a composição é de 0,8 %. Sua estrutura está constituída por lâminas alternadas de ferrita e cementita, sendo a espessura das lâminas de ferrita superior ao das de cementita, estas últimas ficam em relevo depois do ataque com ácido nítrico. A perlita é mais dura e resistente que a ferrita, porém mais branda e maleável que a cementita. Apresenta-se em forma laminar, reticular e globular. 
Cementita: É o constituinte que aparece em fundições e aços. É o carboneto de ferro, de fórmula Fe3C. É muito frágil e duro, apresentando mais de 840 Vickers, e é muito resistente ao cisalhamento. Em baixas temperaturas é ferromagnético e perde esta propriedade a 212 ºC (ponto de Curie). O ponto de fundição acima de 1950 ºC, e é termodinamicamente instável a temperaturas inferiores a 1200 ºC.
Liga hipereutetóide=> uma liga  (ferro-carbeto de ferro) com composição à direita do ponto eutetóide (que contenha entre 0,76 e 2,14%p de C) é conhecida como liga hipereutetóide. Aço hipereutetóide é aquele que contém mais carbono do que a composição eutetóide. O resfriamento de uma liga hipereutetóide em condições de equilíbrio (resfriamento muito lento) até uma temperatura abaixo da eutetóide, produzirá uma microestrutura composta de ferrita e cementita. A cementita estará presente tanto na perlita quanto como numa fase que se formou enquanto se resfriava ao longo da região das fases (). Denomina-se cementita eutetóide a cementita presente na perlita e cementita proeutetóide a cementita que se formou em temperaturas superiores ao ponto eutetóide.
Liga hipoeutetóide => uma liga  com composição à esquerda do ponto eutetóide (que contenha entre 0,02 e 0,76%p de C) é conhecida comoliga 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 (). A ferrita nucleia-se no contorno de grão da austenita (ferro ). Denomina-se ferrita eutetóide a ferrita presente na perlita, e ferrita proeutetóide a ferrita que se formou acima da temperatura eutetóide.
*mudando o tamanho e o tensionamento há mudança de propriedades. 
Informações importantes: qnt do solido e qnt do liquido tem? Qnt de A e B tem na fase solida e qnt de A e B tem na fase liquida?
Recristalização-> voltar para o estado de equilíbrio. No aço é a fase gama. 
https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/757254/1/diagramas%20TTT%20e%20tratamentos%20termicos.pdf
Diagrama TTT (tempo, temperatura e transformação)TTT-IT (isotérmico)
Material monofásico (austenite), o material é arrefecido continuamente mais utilizado no setor industrial onde são usadas peças de forma grande e complexas.
 TTT-TI (isotérmico)
Material monofásico (austenite), que rapidamente arrefecido até uma dada temperatura. Mantido a essa temperatura durante o tempo necessário a ocorrer a transformação, seguido de arrefecimento
Tratamento térmico permite mudar a microestrutura e o seu tamanho também, sem alterar as propriedades quimicas:
Temperatura de recristalização
O tempo que fica
A taxa de resfriamento
O quanto está acima da temperatura de resfriamento
Ensaios
Não destrutivos: o corpo de prova (cp) é a própria peça:
- Raio X.
- microscopia (foco em identificar as características físicas) = ótica, eletrônica.
- líquidos penetrantes: líquido com viscosidade zero que consegue penetrar na matéria e com a ajuda da microscopia pode identificar o inicio de trincas.
Destrutivos: o corpo de prova (cp) não é mais utilizado:
- Dureza (Rockwell, Vickes, Brivel);
- compressão;Respostas momentâneas.
Equipamentos padronizados para usar no mundo todo.
- impacto;
- dobramento;
- flexão;
- tensão x deformação;
- fluência ~> não é momentânea, deve-se considerar um tempo.
TENSÃO X DEFORMAÇÃO
 Aplica-se um ensaio de tração no corpo de prova para analisar a sua deformação, com isso verifica-se qual o seu comportamento de ruptura, que se rompe quase sem alongar ou que se alonga bastante antes de se romper.
LEI DE HOOKE:Tensão = módulo da elasticidade (módulo de Young) * Elasticidade
Tenacidade é a área abaixo da curva capacidade que o material tem de se deformar.
Obs: 
Não muda o modulo de elasticidade
Altera:
- limite de escoamento
- limite de resistência
- ductilidade
- tenacidade
Se o segundo e o terceiro fossem 200°C para poder manter o seu tamanho teria que compensar. Seria 200°C/2h e 200°C/3h
Independente do tamanho do grão o resfriamento lento ou rápido será o mesmo, pois é sólido. Apenas a temperatura (acima da temperatura de recristalização) e o tempo mudará o tamanho do grão.
Processos de fabricação visam dar forma aos materiais
- Conformação mecânica: preparação de peça a partir da força para mudar o material. Usa a força para mudar: furar, dar forma e transformar no formato desejado. Inclue todos os processos capazes de dar formas, ou mudar as formas
Trefilação: é o processo de fabricação de arame e barras finas de metal. É um processo industrial que acarreta na redução da seção transversal (largura) e respectivo aumento no comprimento do material. Consiste na Tração da peça através de uma matriz chamada fieiraou trefila, com forma de canal convergente. A trefilação a frio ocorre o encruamento do material, ou seja, os grãos do material são alongados e com isto sua tensão de ruptura aumenta.
Embutimento: tração-compressão
Processo a frio-> alta força, baixa precisão.
Processo a quente -> grandes deformações, menor força, pouca precisão. Quando feita acima da temperatura de recristalização, deve-se deixar um tempo para não encruar
Fundição: dá forma a partir de um molde que se coloca o material líquido. Não é vantagem para quem tem ponto de fusão muito alto. Usa-se um molde de madeira, coloca areia no local, tira a madeira e coloca o material. A qualidade da superfície não é boa, pois é rugosa. Pode mudar a propriedade do elemento dependendo da velocidade do resfriamento.
Metalurgia do pó: Métodos de pó (cerâmicos, metais e polímeros): surgiu para atuar em metais em pó, mas hoje é usado para a cerâmica também. Precisa de um molde, o material é em pó, é usado para material com ponto de fusão muito alto. Depois sinteriza, ou seja, busca da porosidade zero ou densidade zero
Fundição
Modelagem de compósitos 
Deformação (laminação, extrusão, embutimento, trefilação)
Usinagem (serra, torno, fresa, broca) 
Modelagem por matriz (molding) 
Prototipagem rápida 
- Junção das peças/materiais: Envolve o emprego de soldas, adesivos e processos mecânicos
Adesivos (flexíveis, rígidos, dissolução com solvente)
Sistemas mecânicos (grampos, rebites, pregos, parafusos, costura)
Soldas mecânicas (explosiva, fricção (calor), ultrassom)
Soldas térmicas (fusão (metais), difusão (metais e polímeros), plásticos (termoplásticos)
- Acabamento superficial: Inclue todos os processos de finalização de superfícies.
− Tratamentostérmicos e implantação iônica
− Pintura e impressão
− Lixamento / polimento / impressão química / texturização
− Deposição química e térmica
- Tecnologia da soldagem
- metalurgia da soldagem
Soldagem
Costura
Colagem
Estrutura/Composição 
Os materiais contém uma hierarquia de níveis estruturais que abrangem desde o nível atômico e eletrônico até o nível macroestrutural. A organização estrutural resulta basicamente da composição (material-base e adições minoritárias) e do processamento, determinando as propriedades dos materiais.
Síntese/Processamento 
Métodos de fabricação para obtenção dos materiais base e de produtos, envolvendo os respectivos parâmetros de processamento (temperatura, tempo, velocidade de aquecimento e resfriamento, taxa de deformação, atmosfera, etc). Associados à composição química, definem a estrutura dos materiais.
Propriedades 
São atributos dos materiais, tais como as propriedades físicas, químicas, mecânicas e de superfície, que definem sua funcionalidade e a utilidade. São decorrentes da estrutura e da composição química.
Produto/Desempenho 
O comportamento do material, ou de um produto, em serviço não depende apenas das propriedades do material, mas também, por exemplo, do tamanho e forma da peça ou produto a ser produzido com esse material, o que impõe limites às opções de processos de fabricação e aos seus parâmetros de controle nas diferentes fases de produção (conformação, tratamento térmico, etc.). Como as condições de processamento afetam microestrutura e propriedades, as aplicações também dependem da disponibilidade de processos adequados.