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Universidade Federal de Uberlândia / Curso de Graduação em Engenharia Mecânica
Disciplina: MPM – Microestrutura e Propriedades dos Materiais
Profs. A. Raslan / Henara L. Costa 
 3ª Prova – 17/05/2011 – Sem Consulta – Valor: 33 pontos
Nome: ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​_____________________________________________ 	 Nota:
Questão 1 (Valor: 3,0 pontos)
Explique a razão pela qual o alumínio (Tf = 660oC) apresenta as diferentes temperaturas de recristalização dadas abaixo:
	Material
	Pureza Eletrônioca
	99,999 % Al
	Al Comercial
	Al-1%Mn
	TR, oC
	10
	75
	275
	400
Resposta:
A recristalização ocorre pela incorporação de átomos do grão encruado a um núcleo formado no contorno de grão, que é a região mais energizada do sistema. A interface se curva e se move na direção da rede encruada. A mobilidade do contorno é fortemente afetada por impurezas, que exercem um efeito de arraste sobre ele, ou seja, inibe o seu movimento. Assim, quanto mais puro metal, menor a sua temperatura de recristalização, pois menos barreiras existirão para a formação do grão recristalizado.
		
Questão 2 (Valor: 3,0 pontos)
Nota-se na figura abaixo, que a temperatura de recristalização do ferro decresce com o aumento na deformação a frio. Explique este comportamento.
Resposta:
Quanto maior o encruamento, maior a energia armazanada no sistema e, portanto, maior a força impulsora para recristalização. Com essa contribuição energética (força impulsora), o material pode ser recristalizado em temperaturas mais baixas.
Questão 3 (Valor: 4,5 pontos)
Considere as 3 fraturas mostradas abaixo:
�
				1		2		3
– Descreva suas características e
– Especifique as classes de materiais e/ou condições para suas ocorrências.
	
Resposta:
– Na situção 1 tem-se um material com fratura completamente dútil, ou seja, com extensa deformação plástica. O oposto, ou seja, ausência de deformação plástica, é mostrado na situação 3. Na situação 2, tem-se uma condição mista, em que a fratura apresenta características dúteis e frágeis.
– A fratura 1 é típica de materiais superplásticos; materiais deformados em altas temperaturas, baixas velocidades de aplicação de carga ou ausência de concentração de tensões.
A fratura 3 é típica de materiais com altas concentrações de tensões (ferros fundidos), vidros, cerâmicos), deformados em baixas temperaturas (aços) ou com altas velocidades de aplicação de carga.
A fratura 3 é típica de materiais / condições intermediárias a 1 e 3.
Questão 4 (Valor: 3,0 pontos)
Nota-se na figura abaixo que a durerza do alumínio aumenta com a diminuição do tamanho de grão. Explique este comportamento
�
Resposta:
Ao se diminuir o tamanho de grão, aumenta-se a densidade de contornos de grão. O contorno de grão representa uma barreira na movimentação das discordâncias, uma vez que ela irá requerer mais esforço para atravessar o contorno e efetuar um torque para mudar de plano de escorregamento no grão adjacente. Esse maior esforço para deformar plasticamente é traduzido no aumento de resistência mecânica.
�
Questão 5 (Valor: 3,0 pontos)
Explique os efeitos 
- do teor de carbono e 
- %encruamento
sobre a resistência mecânica dos aços-carbono mostrados abaixo.
�
Resposta:
– O carbono nos aços aparece na forma do carboneto Fe3C, que é duro e frágil. Quanto maior a quantidade de carbono, maior a quantidade de Fe3C e, em conseqüência, mais resistente os aços se tornam.
(b) – aumentando-se o grau de encruamento, aumenta-se a densidade de discordâncias na rede do cristal. Logo, aumenta o grau de distorção que elas provocam na rede, dificultando a mobilidade de outras discordâncias. Torna-se necessário aplicar força adicional para movê-las, aumentando a resistência mecânica.
. Questão 6 (Valor: 3,0 pontos)
Nota-se na figura abaixo que:
- a fração recristalizada, para uma mesma temperatura, cresce em função do tempo e
– com o aumento da temperatura, diminui-se o tempo para recristalização
Explique estes comportamentos.
Resposta:
A recristalização é, fundamentalmente, uma transformação de fase difusional. Portanto, sobre uma influência significativa da temperatura (exponencial) e, em menor grau, do tempo:
Y = tlnT
 Explica-se, desta forma, 
– o aumento da % recristalizada, a uma mesma temperatura, com o passar do tempo e
– dimuição significativa do tempo com o aumento da temperatura.
Questão 7 (Valor: 6,0 pontos)
– Descreva o comportamento do latão mostrado na figura abaixo.
- EXPLIQUE este comportamento.
Resposta:
– Nota-se mudanças de comportamento em 3 faixas de temperatura:
T < 400oF: não ocorre mudanças significativas nem na resistência (alta) nem na dutilidade (baixa);
400oF T < 950oF: queda acentuada na resistência e aumento significativo na dutilidade e
T > 950oF: não ocorre mudanças significativas nem na resistência (baixa) nem na dutilidade (alta).
–
T< 400oC: ocorre eliminação de lacunas e rearranjo das discordâncias. A rede continua, portanto, distorcida pela alta densidade de discordâncias. Logo, continuará resistente e com baixa dutilidade, uma vez que as mesmas sofrem restrições no seu movimento.
400oF T < 950oF: novos grãos com baixa densidade de discordâncias são formados (recristalização) e a distorção na rede é aliviada. Logo, as discordâncias podem se mover com maior facilidade, o que acarreta em perda de resistência e aumento na dutilidade.
T > 950oF: como o material já foi recristalizado, não haverá mais alterações na resitência e na dutilidade.
Questão 8 (Valor: 3,0 pontos)
Nota-se na figura abaixo que ocorre um acentuado crescimento de grão recristalizado no latão a 700oC, que não é observado a 500oC. EXPLIQUE este comportamento
�
Resposta:
O processo de crescimento de grão requer altas temperaturas (700oC), pois a força impulsora para esta transformação é muito baixa. A temperatura de 500oC não é suficientemente alta para promover a transformação. Ela se deve à deformação na rede provocada pela curvatura do contorno, que provoca uma configuração de distorções nos a´tomos por tração / compressão (figura a). Para elimar esta distorção os contornos tendem a ficar retos, o que leva ao crescimento de alguns grãos ( > 5 lados) à custa de outros (< 5 lados), figura b.
�		�
	(a)						(b)
Questão 9 (Valor: 7,5 pontos)
Identifique dentre as alternativas abaixo, as Verdadeiras (V) e as Falsas (F). JUSTIFIQUE sua resposta.
(	F	) – o grau de encruamento no trabalho a quente é maior do que no trabalho a frio. 
No trabalho a quente ocorre a recuperação dinâmica, ou seja, o material recupera sua estrutura / propriedades durante a deformação.
(	F	) – ao se deformar a frio por compressão, ocorre um achatamento e, como conseqüência, uma diminuição do tamanho dos grãos.
 Quando se achata o grão, ele diminui na altura, mas sofre um aumento proporcional na largura. Portanto, em termos de volume do grão, não haverá alteração de tamanho.
(	F	) – O KIc pode ser determinado pelo ensaio de impacto Charpy.
O ensaio Charpy determina a energia global para nuclear e propagar trincas. Para se determinar a tenacidade à fratura, necessitam-se valores discretos.
(	F	) – as trincas por clivagem são características dos cristais cúbicos de faces centradas (CFC).
A clivagem não ocorre em cristais CFC e alguns HC. 
(	F	) – ao se temperar os vidros eles se tornam menos resistentes devido à introdução de tensões residuais.
Ao serem temperados, introduz-se tensões de compressão nas suas superfícies. Isto inibe a nucleação e propagação de trincas, o que os torna mais resistentes do que os vidros comuns.