7º Trabalho Prático CM

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Instituto Politécnico/IPUC - Curso de Engenharia Mecânica 
Disciplina Ciência dos Materiais 
Professor Rômulo Albertini Rigueira 
 
7º TRABALHO PRÁTICO 
 
 
ALUNO (A):__________________________________________________ DATA: 20/05/2019 
 
1. Cite três variáveis que determinam a microestrutura de uma liga. 
 
2. Qual condição termodinâmica deve ser atendida para que exista um estado de equilíbrio? 
 
3. Para as ligas metálicas, o desenvolvimento da microestrutura depende do fenômeno da 
difusão (Figs. 9.13 e 9.26). Foi observado na Seção 5.3 que a força motriz para a difusão em 
regime estacionário é o gradiente de concentração. Contudo, os gradientes de concentração 
estão normalmente ausentes nas regiões onde a difusão está ocorrendo, como está 
representado nas Figs. 9.13 e 9.26; para essas situações, qual é a força motriz? 
 
4. Para uma liga com composição de 74%p Zn-26%p Cu, cite as fases presentes e suas 
respectivas composições nas seguintes temperaturas: 850ºC, 750ºC, 680ºC, 600ºC e 500ºC. 
 
5. Abaixo é apresentada uma parte do diagrama de fases para o sistema H2O-NaCl: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Usando esse diagrama, explique de maneira sucinta como o espalhamento de sal sobre o 
gelo que se encontra a uma temperatura inferior a 0º C (32ºF) pode causar o derretimento 
do gelo. 
 
b) Qual é a concentração de sal necessária para se ter uma mistura composta por 50% gelo-
50% salmoura líquida a uma temperatura de -10ºC (14ºF)? 
 
6. Uma amostra com 1,5 kg de uma liga com composição de 90%p Pb-10%p Sn é aquecida a 
250ºC (480ºF), em cuja temperatura ela se encontra totalmente como uma solução sólida de 
fase α (Fig. 9.7). A liga deve ser fundida até o estágio em que 50% da amostra fica líquida, 
permanecendo o restante como a fase α. Isso pode ser realizado ou por aquecimento da liga 
ou pela alteração da sua composição enquanto se mantém a temperatura constante. 
 
a) A qual temperatura a amostra deve ser aquecida? 
b) Quanto estanho deve ser adicionado à amostra com 1,5 kg a 250ºC para atingir esse 
estado? 
 
7. Considere o diagrama de fases açúcar-água que foi mostrado na Fig.9.1. 
a) Qual é a quantidade de açúcar que será dissolvida em 1500 g de água a 90ºC (194ºF)? 
 
b) Se a solução líquida saturada da parte (a) for resfriada a 20ºC (68ºF), parte do açúcar 
irá precipitar como um sólido. Qual será a composição da solução liquida saturada (em 
%p açúcar) a 20º C? 
 
8. Qual a quantidade de açúcar sólido que irá sair da solução (se precipitar) com o resfriamento 
a 20ºC? 
 
9. Considere uma amostra de gelo I que se encontra a -10ºC a 1 atm de pressão. Usando a 
Fig.9.34, que mostra o diagrama de fases pressão-temperatura para H2O, determine a 
pressão a que a amostra deve ser submetida (aumento ou diminuição da pressão) para fazer 
com que ela (a) se funda, e (b) sublime. 
 
10. É possível ter uma liga cobre-zinco que, em condições de equilíbrio, consista em uma fase Є 
com composição de 80%p Zn 20%p Cu, juntamente com uma fase liquida com composição 
de 95%p Zn-5%p Cu? Caso isso seja possível, qual será a temperatura aproximada da liga? 
Caso isso não seja possível, explique por quê. 
 
11. Uma liga cobre-níquel com composição de 70%p Ni 30%p Cu é aquecida lentamente a 
partir de uma temperatura de 1300ºC (2370ºF). 
a) A que temperatura se forma a primeira fase líquida? 
b) Qual é a composição dessa fase líquida? 
c) A que temperatura ocorre a fusão completa da liga? 
d) Qual é a composição do último sólido que permanece no meio antes da fusão 
completa? 
 
12. Para uma liga cobre-prata com composição de 25% Ag-75%p Cu e a 775ºC (1425ºC), faça o 
seguinte: 
a) Determine as frações mássicas das fases α e β 
b) Determine as frações mássicas dos microconstituintes α primário e eutético. 
c) Determine a fração mássica de σ eutética. 
 
13. Considere 1,0 kg de austenita contendo 1,15%p C, resfriada ate abaixo de 727ºC(1341ºF). 
a) Qual é a fase proeutetóide? 
b) Quantos quilogramas se formam de cementita e de ferrita total? 
c) Quantos quilogramas se formam da fase proeutetóide e de perlita? 
d) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante. 
 
14. Considere 2,5 kg de austenita contendo 0,65p C, resfriada até abaixo de 727ºC (1341ºF). 
a)Qual a fase proeutetóide? 
b) Quantos quilogramas se formam de cementita e de ferrita total? 
c) Quantos quilogramas se formam da fase proeutetóide e de perlita? 
d) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante 
 
15. Calcule as frações mássicas de ferrita proeutetóide e de perlita que se formam em uma liga 
ferro-carbono que contem 0,25%p C. 
 
 
16. A microestrutura de uma liga ferro-carbono consiste em ferrita proeutetóide e perlita; as 
frações mássicas dessas duas microestruturas são de 0,286 e 0,714, respectivamente. 
Determine a concentração de carbono nessa liga. 
 
17. As frações mássicas de ferrita total e cementita total em uma liga ferro-carbono são de 0,88 
e 0,12, respectivamente. Informar se essa é uma liga hipoeutetóide ou hipereutetóide. Por 
quê? 
 
18. A microestrutura de uma liga ferro-carbono consiste em ferrita proeutetóide e perlita; as 
frações mássicas desses microconstituintes são de 0,20 e 0,80, respectivamente. Determine 
a concentração de carbono dessa liga. 
 
19. Considere 2,0kg de uma liga com 99,6%p Fe-0,4%p C que é resfriada a uma temperatura 
imediatamente abaixo da eutetóide. 
a) Quantos quilogramas de ferrita proeutetóide se formam? 
b) Quantos quilogramas de ferrita eutetóide se formam? 
c) Quantos quilogramas de cementita se formam? 
 
 
20. Uma liga de aço contém 97,5%p Fe, 2,0%p Mo, e 0,5%p C. 
a) Qual a temperatura eutetóide dessa liga? 
b) Qual a composição eutetóide? 
c) Qual é a fase proeutetóide? 
Suponha que não existiam alterações nas posições das outras fronteiras entre fases devido à 
adição do Mo. 
 
21. Sabe-se que uma liga de aço contém 93,8%p Fe, 6,0%p Ni, e 0,2%p C. 
a) Qual é a temperatura eutetóide aproximada dessa liga? 
b) Qual é a fase proeutetóide quando essa liga é resfriada até uma temperatura 
imediatamente abaixo da eutetóide? 
c) Calcule as quantidades relativas da fase proeutetóide e perlita. Suponha que não 
existam alterações nas posições das outras fronteiras entre fases devido à adição do 
Ni. 
 
22. Como é que se obtém o gusa a partir dos minérios de óxido de ferro? 
 
23. Escreva uma reação química típica de redução do óxido de ferro (Fe2O3) pelo monóxido de 
carbono, na qual se produz o ferro. 
 
24. Descreva o processo de conversão básico da gusa em aço, por oxigênio. 
 
25. Porque é que o diagrama de fase Fe-Fe3 C é um diagrama metal estável, e não um 
verdadeiro diagrama de equilíbrio de fases? 
 
26. Defina as seguintes fases presentes no diagrama de fase Fe-Fe3 C: 
a) austenita, 
b) ferrita-α, 
c) cementita, 
d) ferrita-δ. 
 
27. Escreva as reações correspondentes às três reações invariantes que ocorrem no diagrama 
de fase Fe-Fe3 C. 
 
28. Qual é a estrutura da perlita? 
 
29. Distinga os três tipos seguintes de aços-carbono: 
a) eutetóide, 
b) hipoeutetóide, 
c) hipereutetoide. 
 
30. Descreva as mudanças estruturais que ocorrem quando um aço-carbono eutetóide é 
arrefecido lentamente desde a região austenítica até uma temperatura imediatamente acima 
da temperatura eutetóide. 
 
31. Descreva as mudanças estruturais que ocorrem quando um aço-carbono com 0,4% C é 
arrefecido lentamente desde a região austenítica até uma temperatura imediatamente acima 
da temperatura de transformação. 
 
32. Distinga entre ferrita pró-eutetóide e ferrita eutetóide. 
 
33. Um aço-carbono hipoeutetóide com 0,5% C é arrefecido lentamente desde aproximadamente 
950ºC até uma temperatura ligeiramente superiora 723ºC. Calcule a proporção em peso de 
austenita e de ferrita pró-eutetóide no aço. 
 
34. Um aço-carbono hipoeutetóide com 0,5% C é arrefecido lentamente desde aproximadamente 
950ºC até uma temperatura ligeiramente inferior a 723ºC. 
a) Calcule a proporção em peso de ferrita pró-eutetóide do aço. 
b) Calcule a proporção em peso de ferrita eutetóide e a proporção em peso de cementita 
eutetóide no aço. 
 
35. Um aço-carbono contem 92% pond. de ferrita e 8% pond. de Fe3 C. Qual o teor ponderal 
médio de carbono deste aço? 
 
36. Um aço-carbono contém 48,2% pond. de ferrita pró-eutetóide. Qual o teor ponderal médio de 
carbono deste aço? 
 
37. Um aço-carbono contém 6,6% pond. de ferrita eutetóide. Qual o teor ponderal médio de 
carbono desse aço? 
 
38. Um aço-carbono hipereutetóide com 1,05% C é arrefecido lentamente desde 
aproximadamente 900ºC até uma temperatura ligeiramente superior a 723ºC. Calcule a 
proporção em peso de cementita pró-eutetóide e a proporção em peso de austenita presente 
no aço. 
 
39. Um aço-carbono hipereutetóide com 1,05% C é arrefecido lentamente desde 
aproximadamente 900ºC até uma temperatura ligeiramente inferior a 723ºC. 
a) Calcule a proporção em peso de cementita pró-eutetóide presente no aço. 
b) Calcule a proporção em peso de cementita eutetóide e a proporção em peso de ferrita 
eutetóide presentes no aço. 
 
40. Se um aço-carbono hipereutetóide contiver 4,7% pond. de cementita próeutetóide, qual é o 
seu teor médio de carbono? 
 
41. Um aço-carbono hipereutetóide contem 10,45% pond. de Fe3C eutetóide. Qual o teor 
ponderal médio de carbono deste aço? 
 
 
42. Um aço carbono contém 27,5% pond. de ferrita pró-eutetóide. Qual o seu teor médio de 
carbono? 
 
43. Um aço-carbono hipoeutetóide com 0,7% C é arrefecido lentamente desde aproximadamente 
950ºC até uma temperatura ligeiramente inferior a 723ºC. 
a) Calcule a percentagem ponderal de ferrita pró-eutetóide do aço. 
b) Calcule a percentagem ponderal de ferrita eutetóide e a percentagem ponderal de 
cementita eutetóide no aço. 
 
44. Um aço hipoeutetóide contém 42,0% pond. de ferrita eutetóide. Qual o seu teor médio de 
carbono? 
 
45. Um aço hipoeutetóide contém 25,5% pond. de ferrita eutetóide. Qual o seu teor médio de 
carbono? 
 
46. Um aço-carbono hipereutetóide com 0,9%C é arrefecido lentamente desde aproximadamente 
900ºC até uma temperatura ligeiramente inferior a 723ºC. 
a) Calcule a percentagem ponderal de cementita pró-eutetóide presentes no aço. 
b) Calcule a percentagem ponderal de cementita eutetóide e a percentagem ponderal de 
ferrita eutetóide no aço. 
 
47. Explique o sistema de numeração usado pela AISI e SAE para os aços-carbono. 
 
48. Quais são as principais limitações dos aços-carbono em aplicações de engenharia? 
 
49. Quais são os principais elementos de liga adicionados aos aços-carbono para se obterem 
aços de baixa liga? 
 
50. Qual é o sistema AISI-SAE usados para designar aços de baixa liga? 
 
51. Que elementos se dissolvem preferencialmente na ferrita de aços-carbono? 
 
52. Escreva por ordem crescente de tendência para a formação de carbonetos, os seguintes 
elementos: titânio, cromo, molibdênio, vanádio e tungstênio. 
 
53. Que compostos forma o alumínio nos aços? 
 
54. Indique dois elementos estabilizadores da austenita nos aços. 
 
55. Indique quatro elementos estabilizadores da ferrita nos aços. 
 
56. Quais os elementos que aumentam a temperatura eutetóide do diagrama de fases Fe-Fe3 C? 
Quais os elementos que baixam essa temperatura?