2 Lista de exercícios Ciências dos Materiais

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2ª Lista de Exercícios – Ciências dos Materiais – Professor Cleyton 
1 – Quais tipos de tensões podem ser aplicadas em um material sólido afim de que ocorra uma 
deformação? 
As tensões podem ser de tração, compressão, cisalhamento ou torção 
2 – Em um regime elástico, qual a relação entre a tensão aplicada e o módulo de elasticidade de um 
material? 
Em um regime elástico, quanto maior o módulo de elasticidade (E), maior deverá ser a tensão aplicada 
para se obter uma determinada tensão. 
3 – Como poderia ser definido o limite de escoamento de um material? Qual à sua relação entre os 
diferentes tipos de deformação? 
O limite de escoamento pode ser definido como o ponto em que a relação entre a tensão e deformação 
deixa de ser linear (lei de Hook), até este ponto o material suporta tensões no regime elástico. 
Tem-se que antes do limite de escoamento tempos deformações denominadas elásticas, após o limite de 
escoamento as deformações passam a ser plásticas. 
4 – Qual a diferença entre resiliência e tenacidade de um material? 
Na resiliência verifica-se a capacidade de absorção de energia pelo material dentro regime elástico. Já na 
tenacidade verifica-se esta absorção de energia até o ponto de fratura do material. 
5 - O estudo da ductibilidade de um material pode ser realizado somente levando –se em consideração 
um regime elástico? 
Não, a ductibilidade é dada pela deformação total do material (tanto as deformações elásticas quanto as 
deformações plásticas), até o ponto de fratura do mesmo. 
6 – Qual a relação entre rigidez e deformação elástica de um material? 
Quanto maior for a rigidez, menor será a deformação elástica do material resultante de uma determinada 
tensão aplicada. 
7 – Considere o metal puro X e esquematize a curva tensão deformação e identifique: 
a) Deformação elástica 
b) Ductibilidade 
c) Deformação plástica 
d) Limite de escoamento 
 
 
e) É necessário aumentar a resistência mecânica deste metal. Descreva dois procedimentos possíveis de 
utilizar para atender a esse objetivo 
É comum manipular propriedades mecânicas dos materiais durante o seu processamento. Desta forma, o 
uso de aditivos, como molibdênio e outros metais mais rígidos que o metal “X” pode promover o aumento da 
resistência deste. 
Uma alternativa muito comum é o tratamento térmico quando este for permitido, neste caso ocorre 
geralmente mudanças na microestrutura do metal. 
8 – A figura abaixo representa o comportamento de um determinado material quanto à sua deformação 
diante de tensão aplicada. Que tipo de comportamento é este? Justifique sua resposta. 
 
 
O comportamento do material acima é um comportamento visco-plástico. Observa-se que após o término 
de aplicação da tensão, a deformação não é totalmente reversível, mesmo após algum tempo. A parte reversível é 
referente à deformação elástica do mesmo. 
9 – O que são fenômenos difusivos? Como estes podem se manifestar macroscopicamente ? 
São fenômenos de transporte de matéria, que podem ser de concentração em alguns pontos de matéria, 
porosidade em outros, desequilíbrio de massa, deformações indesejáveis etc. 
10 – Em que momento a temperatura deve ser levada em consideração no estudo de deformação de um 
material? 
Em altas temperaturas, que variam de material para material, começam a acontecer os fenômenos 
difusivos. 
 
11 – O que seria fadiga de um material? E quando se faz necessário o seu estudo? 
É um fenômeno de ruptura progressiva de materiais, quando estes estão sujeitos a ciclos repetidos de 
tensão ou deformação. Deve ser levado em consideração quando o regime de trabalho do material é de solicitação 
de tensões cíclicas, podendo ser senoidais, periódicas ou de espectros. 
12 – Como o efeito da temperatura pode influenciar no comportamento mecânico de um material? 
Quando a temperatura é superior a 0,4 Fluência TF, os fenômenos difusivos tornam-se bastante 
significativos, e observam-se deformações plásticas em função do tempo, mesmo em tensões relativamente baixa. 
Desta forma, a transição abrupta de um comportamento frágil, em baixa temperatura, para um comportamento 
dúctil, em alta temperatura. 
13 – Cite duas vantagens e duas desvantagens na seleção de trabalho com ligas ferrosas. 
Vantagens: 
• matéria-prima em quantidade abundante; 
• técnicas de extração, refino e fabricação do ferro metálico e suas ligas são relativamente 
econômicas; 
• as ligas são extremamente versáteis, por possuírem uma ampla gama de propriedades físicas e 
mecânicas; 
Desvantagens: 
• massa específica relativamente elevada; 
• � ConduPvidade elétrica baixa comparativamente a outros metais; 
• � SuscePbilidade inerente à corrosão; 
14 – Como podem ser classificados os diferentes tipos de aço. Compare-os quanto às suas propriedades. 
Os aços podem ser classificados de acordo com o teor de carbono em sua composição: Baixo, Médio e 
Alto teor de Carbono. 
Aços com Baixo Teor – Baixas dureza e resistência. Excelentes ductilidade e tenacidade; 
Aços com Médio Teor – Propriedade intermediária de resistência, baixa dureza. Tenacidade e ductilidade 
moderadas. 
Aços com Alto teor – Excelente resistência, alta dureza. Baixa ductilidade. 
15 – Alguns metais são utilizados como aditivos em outras ligas para melhoria na eficiência de 
determinadas propriedades. Cite ao menos cinco exemplos de metais e suas aplicações como aditivos. 
Molibdênio, Vanádio e Tungstênio – resistência mecânica e dureza; 
Níquel e Molibdênio e outros metais refratários e nobres – resistência à corrosão; 
Cério – permite tratamento térmico, alterando a microestrutura dos metais; 
Lítio e Magnésio – diminuição da massa específica; 
16 – Quais as diferenças entre aços e ferros fundidos? 
Os ferros fundidos possuem teores de carbono acima de 2,14% (a maioria contem entre 3,0 e 4,5%), têm 
ponto de fusão menor que os aços e são mais frágeis. 
17 – Qual a relação entre a concentração de silício em ferros fundidos e a fragilidade deste tipo de liga. 
A concentração de silício acima de 1% favorece a formação de grafita, que pode proporcionar pontos de 
tensão, de fratura, de fragilidade. A concentração de silício irá influenciar na microestrutura da grafita formada. 
Caso seja flocular (altas concentrações de silício) a fragilidade da liga será maior. 
18 – O que seriam as classes dos metais refratários e metais nobres? Quando os mesmos são utilizados? 
Metais refratários – metais com ponto de fusão extremamente elevados, e são utilizados como aditivos 
quando se quer elevar a resistência, dureza e ponto de fusão de uma liga metálica; 
Metais nobres – metais com baixa resistência, alta ductilidade e resistência à oxidação. Podem ser 
utilizados como aditivos, porém na maioria das vezes são utilizados como elementos principais da liga metálica que 
se requer tais propriedades; 
19 – Considerando o conceito de temperatura alta, e o ponto de fusão do alumínio. Justifique o não uso 
deste em ambientes com temperaturas superiores a 260
o
C. 
O valor de “temperatura alta” para o Alumínio seria: 
 ou τH . TF = T 
T= 0,4. 660 
T=264OC 
A partir desta temperatura podem ocorrer os fenômenos difusivos e ocorrerem diferenças nas 
propriedades do Alumínio. 
20 – É possível produzir ferro fundido maleável em peças que possuem seções transversais de grandes 
dimensões? Por quê? 
A produção de ferro fundido maleável é dada pelo tratamento térmico controlado, durante um longo 
período, do ferro branco, o que em peças de grandes dimensões é um limitante. 
Ademais, peças com grandes seções transversais do ferro branco podem apresentar ferro cinzento em seu 
interior. 
21 - Deseja-se construir um determinado componente que em regime de operação estásubmetido à 
tração, temperatura de aproximadamente 350
o
C e ambiente marinho. Qual das três ligas de metais abaixo seria a 
mais adequada, justifique sua resposta. 
Aço- inoxidável, Ferro-cinzento e Alumínio. 
A melhor opção seria o Aço inoxidável, apesar de seu custo ser relativamente alto. 
O ferro cinzento até suportaria a temperatura de 350
o
C, possui um baixo custo, mas possui pouca 
resistência à tração e é suscetível à corrosão. Já o Alumínio a partir de 260
o
C começa apresentar fenômenos 
difusivos, e não é tão resistente à tração.