CAP 2 MATERIAIS DE ENGENHARIA

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CAPITULO 2: MATERIAIS DE ENGENHARIA 
1.Quais são algumas das propriedades gerais que distinguem os metais das 
cerâmicas e dos polímeros? 
- alta rigidez e resistência mecânica: aos metais podem ser adicionados elementos 
de liga para obter alta rigidez, resistencia e dureza, assim, eles são usados como 
componentes estruturais na maioria dos produtos de engenharia. 
- tenacidade: os metais possuem a capacidade de absorver energia melhor que as 
outras classes de materiais. 
- boa condutividade elétrica: os metais são condutores devido às suas ligações 
metálicas, que permitem a livre movimentação dos elétrons como portadores de 
carga. 
- boa condutividade térmica: a ligação metálica também explica por que os metais 
são geralmente melhores condutores térmicos que os cerâmicas ou polímeros. 
2. Quais são os dois principais grupos de metais? Defina-os 
ferrosos: aqueles nos quais o ferro é o constituinte principal. 
não-ferrosos: os demais metais. os metais ferrosos podem ainda ser subdivididos aços e 
ferros fundidos. 
3.o que é uma liga? 
uma liga é um metal composto de dois ou mais elementos, em que pelo menos um é de 
natureza metálica. 
4. Qual é a faixa percentual de carbono que define uma liga ferro-carbono como um 
aço? 
o aço é definido como uma liga ferro-carbono contendo de 0,02%a 2,11% de carbono, a 
maioria dos aços tem teor de carbono entre 0,05% a 1,1% C. 
5.qual é a faixa percentual de carbono que define uma liga ferro-carbono como um 
ferro fundido? 
acima de 2,1% até próximo de 4% ou 5% a liga é definida como ferro fundido. 
6. identifique, além de carbono, alguns elementos de liga comuns usados nos aços de 
baixa liga? 
Cromo (Cr)- melhora a resistência, a dureza, a resistência ao desgaste e a dureza a quente. 
Manganês (Mn)- aumenta a resistência mecânica e a dureza dos aços. quando o aço é 
tratado termicamente, a temperabilidade é melhorada com o aumento do teor de 
manganês. 
Molibdênio (Mo)- aumenta a resistência mecânica e a tenacidade 
Vanádio ((V)- inibe o crescimento de grãos durante tratamento térmico, o que melhora a 
resistência mecânica e a tenacidade do aço 
7. Qual é o elemento de liga predominante em todos os aços inoxidáveis? 
é o cromo. 
8. Por que o aço inoxidável austenítico tem esse nome? 
Devido a sua composição (18% Cr e 8% Ni e são os mais resistentes, eles são algumas 
vezes identificados com aço inoxidável. 
9. além do alto teor de carbono, que outros elementos de liga é característico nos 
ferros fundidos? 
 Carbono 2,1% e 4% e silício 1% e 3%. 
10. identifique algumas propriedades pelas quais o alumínio é conhecido. 
o alumínio tem alta condutividade térmica e elétrica, e sua resistência à corrosão é 
excelente devido à formação de um filme de óxido, duro e fino, na superfície. o alumínio 
é um metal muito dúctil , sendo conhecido pela sua conformabilidade. o alumínio puro é 
relativamente pouco resistente. 
11. quais são algumas das propriedades importantes do magnésio ? 
é o menos denso dos metais estruturais, sua densidade específica vale 1,74 o magnésio e 
suas ligas estão disponíveis tanto na forma forjada quanto fundida, e relativamente fácil 
de usinar. 
 como metal puro, o magnésio é relativamente macio e apresenta resistência mecânica 
insuficiente para a maioria das aplicações em engenharia 
12. qual é a mais importante propriedade de engenharia do cobre que determina a 
maioria das suas aplicações? 
baixa resistividade térmica. 
13. quais elementos são tradicionalmente adicionados ao cobre para produzir (a) 
bronze (b)latão? 
(a)bronze: 90 % de Cu e 10% Sn. 
(b) Latão: 65% Cu e 35% Zn. 
14.quais são algumas das aplicações importantes do níquel? 
o níquel ele é muito mais resistente à corrosão, e as propriedades a alta temperatura de 
suas ligas são em geral superiores, ele é bastante usado como elemento de liga nos aços, 
tais como nos aços inoxidáveis, e como revestimento metálico de outros metais como no 
aço-carbono comum 
15. quais as principais propriedades do titânio? 
A expansão térmica do titânio é relativamente baixa dentre os metais. Ele é mais rígido e 
mais resistente que o alumínio, e mantém boa resistência em temperatura elevadas. O 
titânio puro é reativo, o que causa problemas durante o processamento, em especial no 
estado fundido. À temperatura ambiente, por outro lado, ele forma uma camada de óxido 
(TiO2), fina e aderente, que fornece excelente resistência à corrosão. 
16. identifique as aplicações mais importantes do zinco? 
São usadas na fundição em matrizes para produção em massa de componentes para as 
indústrias automotivas e de equipamentos, outra aplicação é nos aços galvanizados, na 
qual o aço é revestido com zinco para aumentar a resistência à corrosão, um terceiro 
emprego importante do zinco e como elemento de liga nos latões 
17. as superligas são divididas em três grupos básicos, de acordo com o metal base 
usado na liga. Cote os três grupos? 
 Ligas à base de ferro: possuem ferro como o elemento principal, embora em 
alguns casos o teor de ferro seja inferior a 50% da composição total. Os elementos 
de liga típicos incluem o níquel, o cobalto e o cromo. 
 Ligas à base de níquel: geralmente tem melhor resistência a altas temperaturas 
que os aços-liga. O principal elemento é o níquel. Os principais elementos de liga 
são o cromo e o cobalto; elemento em menores quantidades incluem alumínio, 
titânio molibdênio, nióbio e ferro. 
 Ligas à base de cobalto: contém cobalto (40% a 50%) e cromo ( 20% a 30%) 
como principais componentes. Outros elementos de liga incluem níquel, 
molibdênio e tungstênio. 
18. O que é tão especial nas superligas? O que as diferencia das demais ligas? 
São ligas de alto desempenho projetadas para atender a requisitos muitos rigorosos de 
resistência mecânica e resistência à degradação superficial (corrosão e oxidação) em 
temperaturas de serviços elevadas. 
19. o que é uma cerâmica? 
É um composto inorgânico constituído de um metal ( ou de um semimetal) e de um ou 
mais não metal. Numa definição simplificada, materiais cerâmicos são compostos de 
elementos metálicos e não metálicos, com exceção do carbono. Podem ser simples ou 
complexos. 
20. qual é a diferença entre as cerâmicas tradicionais e as avançadas? 
Cerâmicas tradicionais silicatos usados para produtos à base de argila, como peças 
cerâmicas de uso doméstico e tijolos, abrasivos comuns e cimentos. 
Cerâmicas avançadas cerâmicas de desenvolvimento mais recente, não baseadas em 
silicatos, mas em óxidos e carbetos, e que em geral possuem propriedades mecânicas e 
físicas superiores, ou diferentes, quando comparadas com as cerâmicas tradicionais. 
21. qual é a característica que diferencia um vidro das cerâmicas tradicionais e 
avançadas? 
baseados principalmente na sílica e que se distinguem das demais cerâmicas pela sua 
estrutura não cristalina. 
22. quais são as propriedades mecânicas gerais dos materiais cerâmicos? 
Descreve a maneira como um material responde a aplicação de força, carga e impacto. 
Os materiais cerâmicos são: 
 Duros 
Resistentes ao desgaste 
Resistentes à corrosão 
Frágeis (não sofrem deformação plástica) 
23. o que a bauxita e o coríndon tem em comum? 
os dois são mineral, a bauxita é uma mistura impura de óxido de alumínio hidratado e 
hidróxido de alumínio, é o principal minério para a produção de alumínio metálico, já o 
coríndon é uma forma mais pura e menos comum, que contém grande quantidade de 
alumina na sua composição. 
24. o que é argila, usada na fabricação de produtos cerâmicos? 
As argilas são matérias primas mais usadas nas cerâmicas, elas são constituídas por finas 
partículas de silicatoshidratado de alumina , que se tornam plásticos com adição de água, 
ficando moldáveis e conformáveis, outra característica da argila é que ela funde quando 
aquecida a uma temperatura suficientemente alta, produzindo um material denso e rigido. 
25. quais são algumas das principais aplicações dos metais duros, tal como o WC-
CO( carbeto de tungstênio)? 
ferramentas de corte, fieiras para trefilação, brocas para perfuração de rochas e outras 
ferramentas usadas em mineração, matrizes para metalurgia do pó, penetradores para 
equipamentos de dureza e outras aplicações em que a dureza e a resistência ao desgaste 
26. como mencionado no texto, qual é uma das aplicações importantes do nitreto de 
titânio? 
é um condutor, tem alta dureza, boa resistência ao desgastes e baixo coeficiente de atrito 
contra metais ferrosos é um material ideal para revestimento de superfícies de ferramentas 
de corte. 
27. qual é o mineral principal nos produtos de vidro? 
a SÍLICA. 
28. o que o termo devitrificação significa? 
Do estado de vítreo para o de cristal. 
29. o que é polímero 
É um composto formado por longas cadeias moleculares, em que cada molécula é 
formada por unidades repetidas ligadas entre si. 
30. quais são as três categorias básicas dos polímeros? 
· PLÁSTICOS: 
Polímeros termoplásticos, são materiais sólidos à temperatura ambiente, mas tornam-se 
líquidos viscosos quando aquecidos a temperatura de apenas algumas centenas de graus. 
Polímeros termorrígidos não toleram ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento 
como os termoplásticos 
· BORRACHAS 
Elastômeros são polímeros que apresentam alongamento elástico extremo quando 
submetidos à tensão mecânica relativamente baixa. 
33. os náilons pertencem a que grupo de polímeros? 
POLIAMIDAS 
34. qual é a fórmula química do etileno, o monômero do polietileno? 
etileno:C2H4 
 monômero: 
 polietileno: (C2H4)n 
35.como as propriedades dos polímeros termorrígidos diferem das dos 
termoplásticos? 
Polímeros Termorrígidos : são plásticos que são maleáveis apenas no momento de sua 
fabricação, sendo que depois não é possível remodelá-los, eles se decompõem. 
Polímeros Termoplásticos: São amolecidos pelo calor e endurecidos pelo frio, repetidas 
vezes sem perder suas propriedades. Os termoplásticos podem ser moldados várias vezes 
devido à sua característica de se tornarem fluidos, sob ação da temperatura, e depois 
retornarem às características anteriores quando há um decréscimo de temperatura. 
 
36. as ligações cruzadas dos polímeros termorrígidos (cura) ocorrem de trÊs 
maneiras. Cite-as. 
1. sistemas ativados por temperatura, cuja a cura ocorre pelo aquecimento; 
2. sistemas ativados por catalisador, nos quais uma pequena quantidade de 
catalisador é adicionada ao polímero líquido, para promover a cura 
3. sistemas de ativação por mistura, quando dois reagentes são misturados, 
resultando em uma reação química que forma o polímero com ligações cruzadas. 
 
37. elastômeros e polímeros termorrígidos têm ligações cruzadas. por que as suas 
propriedades são tão diferentes? 
38. qual é o componente principal da borracha natural? 
POLI-ISOPRENO, um polímero do isopreno. 
39. como os elastômeros termoplásticos diferem das borrachas convencionais? 
40. o que é um material compósito? 
 é um sistemas composto de duas ou mais fases fisicamente distintas e cuja combinação 
resulta em propriedades que são diferentes daquelas dos constituintes originais. 
41. identifique algumas das propriedades características dos materiais compósitos? 
● compósitos podem ser projetados para ser muito resistentes e rígidos, e ainda 
bastante leves. 
● as propriedades em fadiga são em geral melhores que a dos metais comumente 
usados em engenharia, a tenacidade também é, em geral, superior. 
● os compósitos podem ser projetados para evitar a corrosão como a sofrida pelos 
aços 
● com os materiais compósitos é possível obter combinações de propriedades não 
alcançáveis com metais, cerÂmicas e polímeros isoladamente. 
42. o que significa o termo anisotropia? 
é a característica que uma substância possui em que uma certa propriedade física varia 
com a direção. 
43. cite as três categorias básicas dos materiais compósitos? 
COMPÓSITO DE MATRIZ METÁLICA (CMM): INCLUI MISTURAS DE 
CERÂMICAS E METAIS, tais como carbetos e outros cermetos, bem como alumínio ou 
magnésio reforçado por fibras resistentes e de alta rigidez. 
COMPÓSITO DE MATRIZ CERÂMICA(CMC): é a categoria menos comum. O 
óxido de alumínio e o carbeto de silício são materiais que podem ter fibras incorporadas 
para melhorar as propriedades, especialmente em aplicações em altas temperaturas. 
COMPÓSITO DE MATRIZ POLIMÉRICA(CMP): as resinas termorrígidas são os 
polímeros mais amplamente usados nos CMPs. 
44. quais são as formas comuns da fase de reforço nos materiais compósitos? 
FIBRAS, PARTÍCULAS OU FLOCOS. 
45. o que é um cermeto? 
é um material compósito no qual a cerâmica está incorporada em uma matriz metálica. 
46. os metais duros estão em que classe de compósitos? 
COMPÓSITOS DE MATRIZ METÁLICA 
47. quais são algumas das deficiências das cerâmicas que podem ser corrigidas nos 
compósitos de matriz cerâmica reforçada por fibras? 
baixa tenacidade, e resistência à tração quando em amostras tridimensionais, volumosas, 
além de suscetibilidade ao choque térmico 
48. qual é a fibra mais comum nos polímeros reforçadas por fibras? 
49. identifique algumas das propriedades importantes dos materiais compósitos de 
matriz polimérica reforçada por fibras. 
1. alta razão resistência-peso 
2. alta razão rigidez-peso 
3. baixo peso específico 
 
50. cite algumas das aplicações importantes dos PRFs. 
as indústrias automotiva é outro importante usuário de PRFs, as aplicações mais 
relevantes estão nos painéis da carroceria de carros e na cabine de caminhoes, os PRFs 
também tem sido muito usados em equipamentos esportivos e de lazer.