Lista Ciencia dos Materiais

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1. Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo:
As seguintes microestruturas nas curvas A, B, C e D;
a) Martensita
b) Martensita + bainita
c) Martensita + bainita+perlita+ferrita
d) Perlita+ ferrita
Quais tratamentos térmicos referem-se as curvas A,B,C e D.
a) tempera
b) tempera
c) tempera
d) normalização
2. Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas formadas?
Martensita
Perlita + Bainita+ Martensita
Perlita
3. Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas formadas? 
Martensita
Bainita
Ferrita + Perlita + Bainita
4. Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido:
a) Objetivo (finalidade);
Recozimento: 
Remoção de tensões internas devido aos 	tratamentos mecânicos;
Diminuir a dureza para melhorar a 	usinabilidade;
Alterar as propriedades mecânicas como a 	resistência e ductilidade;
Ajustar o tamanho de grão;
Produzir uma microestrutura definida.
Normalização:
Refinar o grão;
Melhorar a uniformidade da microestrutura;
Refino de estruturas brutas de fusão;
Obter propriedades mecânicas desejadas.
***É usada antes da têmpera e revenido.
Aplicações:
 Peças fundidas
 Peças forjadas
 Peças de grandes dimensões
Têmpera:
Obter estrutura matensítica que promove:
Boas:
Aumento na dureza
Aumento na resistência à tração
Aumento da resistência ao desgaste
Ruins:
Redução na tenacidade, usinabilidade, ductilibiade e etc.
A têmpera gera tensões residuais deve-se fazer revenido posteriormente
APLICAÇÃO:
Materiais que necessitam de boas propriedades mecânicas como desgaste, dureza e esforças de altas cargas;
Muito aplicado na indústria automobilística (peças);
Revenido:
Minimizar os efeitos da tensão internas gerada na têmpera (altas durezas e alta fragilidade);
Homogeneização da estrutura martensítica.
b) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de resfriamento
Recozimento: 
Abaixo da linha A1 Não ocorre nenhuma transformação (600-680oC). Resfriamento, deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções
Normalização:
Aquecimento
Aquecimento do material até uma temperatura acima da sua zona crítica, mantendo-o nessa temperatura para homogeneização e resfriamento ao ar.
Tempo de permanência (encharque)
Aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura;
Aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura.
Resfriamento
Lento, ao ar.
Velocidade de ~100ºC por hora (taxa de resfriamento).
Têmpera:
Aquecimento
Depende muito da composição do aço (% de carbono e elementos de liga) e da espessura da peça
Encharque
Quanto maior o tempo na temperatura de austenitização:
Maior a segurança da completa dissolução 	das fases na austenita
Maior será o tamanho de grão da austenita 	
Tempos longos facilitam a oxidação e a descarbonetação
Resfriamento
Resfriamento brusco 
Fator mais importante que influenciará nas propriedades finais do material do material até uma temperatura acima da sua zona crítica, de forma a obter-se estrutura martensita.
É realizado em meios tais como:
Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb);
Óleo;
Água;
Soluções aquosas de NaOH, Na2CO3 ou 	NaCl (+ severos);
Salmoura e etc....
Revenido:
	Temperatura de tratamento: 
Entre 1000C a 7000C;
Encharque:
Efeito completo do revenido pode não ser obtido se a duração não for suficiente;
Deverá ser de ½ hora a 10 minutos de material;
Para temperaturas baixas, escolhem-se durações mais
Longas do revenido.
Resfriamento:
Normalmente realizado ao ar (pode ser realizado ao óleo) conforme a temperatura de revenido, verificam-se as seguintes transformações:
100º a 200º às vezes chamado 1º estágio do revenido, ocorre precipitação de carboneto de ferro do tipo epsilon, de fórmula Fe2-3C, e reticulado hexagonal; este carboneto pode estar ausente em aços de baixa liga e presente em aços de alta liga; Para os aços de médio e alto teor de carbono e liga , a dureza Rockwell C começa a cair podendo chegar a 60 HRC e a estrutura formada é a matensita revenida;
200º a 300º às vezes chamado 2º estágio do revenido, pode ocorrer transformação de austenita retida em bainita; a transformação ocorre somente em aços-carbono de médio e alto teor de carbono; a dureza Rockwell continua a cair e microestrutura formada é a martensita revenida;
300º a 400º às vezes chamado de 3º estágio de revenido, forma-se um carboneto metaestável, de fórmula Fe5C2, quando ocorre essa transformação, verifica-se em aços de alto teor de carbono, a estrutura visível ao microscópio é uma massa escura, que era chamada troostita, denominação não mais utilizada; e para aços de medio teor de carbono a dureza Rockwell C continua caindo podendo atingir valores superiores a 50 HRC;
 400º a 600º ocorre uma recuperação da subestrutura de discordância; os aglomerados de Fe3C passam a uma fórmula esferoidal, ficando mantida um estrutura de ferrita fina acicular, a dureza Rockwell C cai para valores variando de 45 a 25 HRC. As estruturas tem sido chamadas de sorbíta.
600º a 700º ocorre recristalização e crescimento de grão; a cementita precipitada apresenta a forma nitidamente esferoidal; a ferrita apresenta forma equi-axial; a estrutura é freqüentemente chamada “eferoidita” e caracteriza-se por ser muito tenaz e de baixa dureza, variando de 5 a 20 HRC;
5. Explique porque estes fatores influenciam as curvas do diagrama TTT? Composição química (teor de carbono e elemento de liga) tamanho do grão austenítico.
Composição química:
Em geral, com o aumento do teor de carbono, a curva desloca-se para a direita.
Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as reações;
Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) deslocam as curvas para a direita, retardando as transformações e facilitam a formação da martensita (Consequência: em determinados aços pode-se obter martensita mesmo com resfriamento lento)
Tamanho de grão:
Quanto maior o tamanho de grão, mais demorada será a transformação total da austenita, deslocando a curva para a direita
6. Explique como a MARTENSITA da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido a partir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída do carbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpo centrado. 
O carbono expande o ferro CFC uniformemente, mas com o ferro CCC a expansão é maior no eixo c, dando origem a uma estrutura tetragonal. Isto se deve ao fato de que o vão octaédrico na estrutura CFC é regular e na estrutura CCC é não regular.
7. Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono com composição eutetóide, especifique a natureza da microestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 8000C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.
a) Resfriamento rápido até 3000C de 1s, manutenção dessa temperatura por 103s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 104s atéb temperatura ambiente.
b) Resfriamento rápido até 6800C, manutenção dessa temperatura por 104s (isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 105s até temperatura ambiente.
c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 105s.
 a) 50% bainita
b) 100% perlita grossa
c) 100% perlita grossa
b
c
a
8. Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono com composição eutetóide, especifiquea natureza da microestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 8000C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.
a) Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente.
b) Resfriamento rápido até 5750C, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamento lento até 2000C.
c) Resfriamento rápido até 4000C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s, resfriamento rápido até 102s até temperatura ambiente.
d) Resfriamento rápido até 3000C, manutenção dessa temperatura por 104s, resfriamento lento até 105 segundos.
 a) 100% martensita
b) 100% perlita fina
c) 25% bainita superior+ 100% martensita
d) 100% bainita inferior
9. Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono com composição hipereutetóide de 1,13%C, especifique a natureza da microestrutura final (em termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 8600C e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.
a) Cementita + perlita grossa;
Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 106s.
b) Martensita 100%;
Resfriamento rápido continuo por 0,4s até temperatura ambiente.
c) 50% Perlita fina + 100% bainita inferior;
Resfriamento rápido até 6000C por 0,1s, manutenção dessa temperatura por 1s, resfriamento rápido até 2900C, manutenção dessa temperatura por 104s e resfriamento por 105s até temperatura ambiente.
 b
c
a
10. Coloque os aços abaixo por ordem decrescente de resistência:
-0.3wt%C esferoidita
-0.3wt%C perlita grosseira
-0.6wt%C perlita fina
-0.6wt%C perlita grosseira
-0.6wt%C bainita
-0.9wt%C martensita
-1.1wt%C martensita........
Resposta; 
1.1wt%C martensita
0.9wt%Cmartensita
0.6wt%C bainita
0.6wt%C perlita fina
0.6wt%C perlita grosseira
0.3wt%C perlita grosseira
0.3wt%C esferoidita