Lista de exerccios CTM 2

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Universidade Federal do Oeste da Bahia 
Campus Multidisciplinar de Bom Jesus da Lapa 
Curso: Engenharia Mecânica e Elétrica 
Docente: Prof. Me. André de Mendonça Santos 
Componente Curricular: Ciência e Tecnologia dos Materiais 
 
2ª Lista de Exercícios 
Questão 1 – Uma chapa de aço com 2,5 mm de espessura possui atmosferas de nitrogênio a 
900°C em ambos os lados; permite-se que seja atingida uma condição de difusão em regime 
estacionário. O coeficiente de difusão do nitrogênio no aço a essa temperatura é de 1,85 x 10-10 
m²/s e o fluxo difusional vale 1x10-7 kg/m².s. Sabe-se ainda que a concentração de nitrogênio no 
aço na superfície à alta pressão é de 2 kg/m³. A que profundidade da chapa, a partir desse lado 
com pressão elevada, a concentração serpa de 0,5 kg/m³? considere um perfil de concentrações 
linear. 
Questão 2 – O nitrogênio de uma fase gasosa deve difundir-se no ferro puro a 675ºC. Se a 
concentração na superfície for mantida em 0,2 %pN, qual será a concentração a 2mm da superfície 
após 25 horas? O coeficiente de difusão para o nitrogênio no ferro a 675°C é de 2,8x10-11 m²/s. 
Questão 3 – A resistência ao desgaste de um eixo de aço deve ser aumentada pelo 
endurecimento da sua superfície. Isso deve ser realizado pelo aumento do teor de nitrogênio na 
cama superficial mais externa, como resultado da difusão de nitrogênio no aço. O nitrogênio deve 
ser fornecido a partir de um gás externo rico em nitrogênio, a uma temperatura elevada e 
constante. O teor inicial de nitrogênio no aço é de 0,0025 %p, enquanto a concentração na 
superfície deve ser mantida em 0,45 %p. Para que esse tratamento seja efetivo, um teor de 
nitrogênio de 0,12 %p deve ser estabelecido em uma posição 0,45 mm abaixo da superfície. 
Especifique tratamentos térmicos apropriados em termos da temperatura e do tempo para 
temperaturas entre 475ºC e 625ºC. ao longo dessa faixa de temperaturas, a constante pré-
exponencial e a energia de ativação para a difusão do nitrogênio no ferro são 5x10-7 m²/s e 77.000 
J/mol respectivamente. 
Questão 4 – O carbono se difunde através de uma placa de aço com 10mm de espessura. As 
concentrações de carbono nas duas faces são de 0,85 e 0,40kg C/cm³ Fe, as quais são mantidas 
constantes. Se a constante pré-exponencial e a energia de ativação são de 5,0x10-7 m²/s e 77.000 
J/mol, respectivamente, calcule a temperatura no qual o fluxo difusional é de 6,3x10-1- kg/m²s.