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Avaliação Final (Discursiva) - Individual Semipresencial - Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)

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Acadêmico:
Disciplina:
Avaliação:
Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)
Avaliação Final (Discursiva) - Individual Semipresencial ( peso.:4,00)
Prova:
Nota da Prova: 8,25
1. As ligações químicas primárias e as ligações secundárias podem ser consideradas como a origem microscópica
do comportamento macroscópico de moléculas e materiais. Sobre as ligações químicas, responda:
a) Qual é o tipo de ligação química primária encontrada no sal de cozinha, NaCl? Elabore um desenho esquemático
e explique o tipo de ligação encontrada.
b) Qual é o tipo de ligação química primária encontrada no metano, CH4? Elabore um desenho esquemático e
explique o tipo de ligação encontrada.
c) Qual é o tipo de força intermolecular ou ligação secundária presente na molécula de água, H2O? Elabore um
desenho esquemático e explique.
Resposta Esperada:
a) O Sódio, Na, tende a perder um elétron para alcançar sua configuração mais estável; já o Cloro, Cl, tende a ganhar
um elétron para alcançar sua configuração mais estável, portanto o sal de cozinha se combina mediante uma ligação
iônica. 
b) A diferença de eletronegatividades entre o hidrogênio e o carbono não é suficiente para que ocorra uma ligação
iônica, portanto as ligações químicas que ocorrem no metano são do tipo covalente. 
c) A molécula da água, devido à forte eletronegatividade do oxigênio, é uma molécula polar, e essa polaridade provoca
uma espécie de ?ligação química intermolecular? entre moléculas de água, conhecida como ?pontes de hidrogênio?. 
O acadêmico pode elaborar desenhos esquemáticos que representem as características semelhantes à imagem
anexa.
2. Dentre os possíveis tratamentos térmicos dos aços, o processo de têmpera é possivelmente o mais conhecido,
apresentando uma vasta aplicação na indústria metal mecânica. Através dele, é possível transformar de forma
bastante significativa as propriedades mecânicas. O resultado da têmpera, quando bem executada, é bastante
previsível. No entanto, o aço no estado temperado apresenta algumas desvantagens importantes, o que torna para
praticamente todos os casos necessária a realização de um tratamento complementar, denominado revenido. A
combinação desses dois tratamentos térmicos é bastante utilizada na melhoria de propriedades de moldes
metálicos e ferramentas. Especificamente sobre esses tratamentos térmicos, responda:
a) Descreva o processo de têmpera em termos de aquecimento e resfriamento, especificando as alterações da
estrutura cristalina e da microestrutura.
b) Explique como ocorre o processo de revenido (temperaturas, alterações da microestrutura e propriedades) e qual
a sua finalidade.
Resposta Esperada:
a) A têmpera inicia com o aquecimento da peça a uma temperatura acima da linha de austenitização. Acima dessa
temperatura, a estrutura cristalina do aço passa de CCC para CFC. Quando ocorre essa mudança de estrutura, o aço
apresenta uma capacidade extra de solubilização de carbono. Assim, o carbono antes precipitado na forma de
cementita na temperatura ambiente, é solubilizado na estrutura do ferro. O material é então resfriado rapidamente até
a temperatura ambiente (em água ou óleo), não havendo tempo suficiente para a precipitação do carbono em
cementita, ficando retido dentro da estrutura do ferro. Como resultado, temos uma nova alteração da estrutura (TCC),
que consiste em uma estrutura CCC com uma das dimensões alongadas. A microestrutura gerada é a martensita.
Essa estrutura apresenta uma elevada dureza. Contudo, o material nesse estado apresenta uma baixa capacidade de
deformação, em função das restrições estruturais e microestruturais à movimentação das discordâncias.
b) O revenido é um processo que visa melhorar as propriedades do material temperado. A microestrutura do aço
temperado é composta por martensita, que é uma estrutura metaestável, e que sofre alterações com a temperatura e
com a aplicação de tensões mecânicas, além de apresentar baixa dutilidade. O revenido consiste em expor o material
a uma temperatura abaixo da temperatura de austenitização (usualmente entre 250 e 650 graus Celsius), de forma a
promover a difusão atômica, transformando a martensita, frágil e instável, em martensita revenida. A microestrutura
apresentará as mesmas fases presentes na condição de resfriamento em equilíbrio (ferrita e cementita). No entanto, a
cementita presente na martensita revenida é mais fina e bem distribuída, o que contribui para a obtenção de melhores
propriedades mecânicas.