LISTA DE EXERCÍCIOS 3 DIFUSÃO EM SÓLIDOS

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FACULDADE UNA DE SETE LAGOAS 
 
 
 
EPR4AN-SLA 
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MAERIAIS – Prof. Samuel Sales 
 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS 3 – DIFUSÃO EM SÓLIDOS 
 
 
EXERCÍCIO 01: Cite duas razões pelas quais a difusão intersticial é normalmente mais rápida que a difusão 
por lacunas. 
 
EXERCÍCIO 02: Calcule o número de quilogramas de hidrogênio que passa, por uma hora, através de uma 
lâmina de paládio com 5 mm de espessura, com uma área de 0,20 m², a 500ºC. Considere um coeficiente 
de difusão de 1,0 x 10-8 m²/s, que as concentrações de hidrogênio nos lados à alta e à baixa pressão são de 
2,4 e 0,6 kg de hidrogênio por metro cúbico de paládio e que condições de regime estacionário foram 
atingidas. 
 
EXERCÍCIO 03: Uma chapa de aço com 1,5 mm de espessura possui atmosferas de nitrogênio à 1200ºC 
em ambos os lados e 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 6 x 10-11 m²/s e o fluxo difusional vale 
1,2 x 10-7 kg/m².s. Sabe-se ainda que a concentração de nitrogênio no aço na superfície à alta pressão é de 
4 kg/m³. A que profundidade da chapa, a partir desse lado com pressão elevada, a concentração será de 
2,0 kg/m³? Considere um perfil de concentrações linear. 
 
EXERCÍCIO 04: Uma lâmina de ferro com estrutura cristalina CCC e 1 mm de espessura foi exposta a uma 
atmosfera gasosa carbonetante em um de seus lados e a uma atmosfera descarbonetante no outro lado, à 
725ºC. Após atingir o regime estacionário, o ferro foi resfriado rapidamente até a temperatura ambiente. As 
concentrações de carbono nas duas superfícies da lâmina foram determinadas como sendo de 0,012 e 
0,0075%p. Calcule o coeficiente de difusão se o fluxo difusional é de 1,4 x 10-8 kg/m². 
Sugestão: converta as concentrações de porcentagem em peso em quilogramas de carbono por metro 
cúbico de ferro. 
 
EXERCÍCIO 05: determine o tempo de carbonetação necessário para atingir uma concentração de carbono 
de 0,45%p a 2 mm da superfície de uma liga ferro-carbono contendo inicialmente 0,20%p C. A concentração 
na superfície deve ser mantida em 1,30%p C e o tratamento deve ser conduzido a 1000ºC. Considere os 
dados de difusão para o Fe γ na tabela de dados de difusão. 
 
EXERCÍCIO 06: O nitrogênio de uma fase gasosa deve difundir no ferro puro a 700ºC. Se a concentração 
na superfície for mantida em 0,1%p N, qual será a concentração a 1 mm da superfície após 10 h? o 
coeficiente de difusão para o nitrogênio no ferro a 700ºC é de 2,5 x 10-10 m²/s. 
 
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EXERCÍCIO 07: Para um aço liga, foi determinado que um tratamento térmico de carbonetação com duração 
de 10 h elevará a concentração de carbono para 0,45%p em um ponto a 2,5 mm da superfície. Estime o 
tempo necessário para atingir a mesma concentração em uma posição a 5,0 mm da superfície para um aço 
idêntico e à mesma temperatura de carbonetação. 
 
EXERCÍCIO 08: A constante pré-exponencial e a energia de ativação para a difusão do ferro do cobalto são 
de 1,1 x 10-5 m²/s e 253.300 J/mol, respectivamente. Em qual temperatura o coeficiente de difusão possuirá 
um valor de 2,1 x 10-14 m²/s. 
 
EXERCÍCIO 09: Os coeficientes de difusão para o ferro no níquel são dados para duas temperaturas: 
T (K) D (m²/s) 
1273 9,4 x 10-16 
1473 2,4 x 10-14 
 
a) Determine os valores de D0 e da energia de ativação Qd. 
b) Qual é a magnitude de D a 1100ºC? 
 
EXERCÍCIO 10: O carbono se difunde através de uma placa de aço com 15 mm de espessura. As 
concentrações de carbono nas duas faces são de 0,65 e 0,30 kg C/m³ Fe, as quais são mantidas constantes. 
Se a constante pré-exponencial e a energia de ativação são de 6,2 x 10-7 m²/s e 80.000 J/mol, 
respectivamente, calcule a temperatura na qual o fluxo difusional é de 1,43 x 10-9 kg/m².s.