Propriedades Mecânicas dos Materiais

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ANHANGUERA

0

Daniel Coringa

27.11.2019

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Unidade1-
As propriedades mecânicas de um material são aquelas que envolvem uma reação a uma carga aplicada. Essas propriedades determinam a gama de utilidade de um material e estabelecem a vida útil que pode ser esperada de um determinado componente, além de serem utilizadas para ajudar a classificar e identificar um material.
Associe as informações entre as colunas A e B
COLUNA A
COLUNA B

A – DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
( ) Persiste até 0,005 de deformação nos metais

( ) A tensão de escoamento é o ponto de origem

( ) Não é válida a Lei de Hooke
B – DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
( ) A tensão e a deformação são proporcionais

( ) A tensão é distribuída uniformemente na região estreita do material até o LRT
c. A, B, B, A, B.
A maneira como um material é carregado afeta, e muito, suas propriedades mecânicas e determina em grande parte como um componente falhará ou se o mesmo dará sinais de alerta antes da falha realmente ocorrer.
Sobre a tensão de engenharia é correto o que afirma se em:
Escolha uma:
a. A palavra tensão é utilizada para expressar o carregamento em termos de força aplicada a uma determinada área da seção transversal de um objeto.
A aplicação de uma força em um objeto é conhecida como carregamento e os materiais podem ser submetidos a diferentes cenários de carregamento. Existem cinco condições fundamentais de carga.
Dada a figura a seguir:
e. Tração, flexão, cisalhamento.
O ensaio de tração é um ensaio mecânico fundamental onde uma amostra cuidadosamente preparada é carregada de uma forma muito controlada enquanto se mede a carga aplicada e o alongamento da amostra a uma certa distância.
A seguir é dada a curva tensão-deformação para os materiais A e B.

c. O material A é dito um material frágil pois suporta elevada tensão e experimenta deformação nula ou quase nula.
Texto da questão
Existem cinco condições fundamentais de carga: compressão, flexão, cisalhamento, torção e tensão.
A _____________ envolve o a pressão uniaxial de cargas no mesmo sentido. A _______ é o tipo de carga na qual duas seções do material, uma de cada lado do plano tendem a ser puxadas ou alongadas em sentidos opostos e a ____________ envolve a aplicação de uma carga de maneira com que um material se curve resultando na compressão do material em um lado e no estiramento do outro lado.
d. compressão, tensão, flexão.
.
Os principais produtos de um ensaio de tração são os valores de carga e alongamento que são posteriormente convertidos em uma curva de tensão versus deformação. Uma vez que a tensão e a deformação são obtidas dividindo a carga e o alongamento por valores constantes (dados da geometria da amostra) é possível obtermos a curva tensão-deformação de engenharia.
Com relação as deformações elásticas e plásticas associe as informações das colunas A e B.
COLUNA A
COLUNA B
A - DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
I.
É provocada por tensões que ultrapassam o limite de elasticidade.

II. Obedece a lei de Hooke.
B - DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
III.
Desaparece quando a tensão é removida.

IV. É resultado do deslocamento permanente dos átomos
c. I -B, II - A, III - A, IV - B.
Além da tensão de tração, também temos a denominada tensão por cisalhamento que ocorre devido a uma força cisalhante.
A tensão de cisalhamento é representada pela legra grega tau. Com relação ao cálculo da tensão de cisalhamento assinale a alternativa correta:
Escolha uma:
b. É calculada a partir da razão entre uma força (F) imposta em uma direção paralela às faces superior e inferior, e sua área Ao.
Quando um material é submetido a tensão de tração um alongamento elástico e sua deformação correspondente resultam na direção da tensão aplicada
Com relação a deformação, analise as afirmações abaixo:
I. A deformação axial é sempre acompanhada por contrações laterais de sinal oposto nas duas direções mutuamente perpendiculares à deformação axial.
II. As deformações que resultam no aumento de comprimento são designadas como positivas (+).
III. O coeficiente de Poisson para tensões dentro da faixa elástica é aproximadamente constante.
É correto o que afirma-se:
Escolha uma:
d. Em I, II e III.
A tensão verdadeira e a deformação verdadeira são definidas em função das mudanças que ocorrem na área transversal do corpo de prova utilizando-se valores instantâneos de área.
Dada a figura a seguir:
b. Verdadeira, corrigida, engenharia.
Os conceitos de tensão e deformação de engenharia são definidos a partir da área da seção reta original de um corpo de prova antes de qualquer deformação. No entanto, em algumas situações é necessário considerar a tensão verdadeira e deformação verdadeira.
Analise as afirmações abaixo:
I. A tensão verdadeira é determinada pela razão entre a carga e a deformação da área da seção reta do corpo e prova.
II. A deformação por cisalhamento é calculada pela diferença angular entre dois segmentos de retas inicialmente perpendiculares, com posterior mudança angular.
III. Em um material submetido à tração, a deformação axial é sempre acompanhada por contrações laterais de sinal oposto nas duas direções mutuamente perpendiculares à deformação axial.
É correto o que afirma se em
Escolha uma:
a. Apenas em II e III.
Várias características das discordâncias são importantes em relação às propriedades mecânicas dos metais. Essas incluem os campos de deformação que existem ao redor das discordâncias, que são importantes na determinação da mobilidade das discordâncias, bem como suas habilidades em se multiplicar.
Quando os metais são submetidos a deformação plástica, uma fração da energia de deformação (aproximadamente 5%) é retida internamente; o restante é dissipado como calor. Assinale a alternativa que apresenta uma afirmação correta:
Escolha uma:
c. A maior parte dessa energia armazenada consiste em uma energia de deformação que está associada a discordâncias.
Os primeiros estudos dos materiais levaram ao cálculo das resistências teóricas de cristais perfeitos, as quais eram muitas vezes maiores do que aquelas efetivamente medidas. Durante a década de 1930, a teoria dizia que essa discrepância em termos de resistências mecânicas poderia ser explicada por um tipo de defeito cristalino linear, que desde então é conhecido por discordância.
Em relação aos tipos fundamentais das discordâncias:
I. Em uma discordância aresta, existe uma distorção localizada da rede cristalina ao longo da extremidade de um semiplano adicional de átomos.
II. Uma discordância espiral pode ser considerada como sendo resultante de uma distorção por cisalhamento; a sua linha da discordância passa através do centro de uma rampa espiralada de plano atômico.
III. Uma discordância aresta se move em resposta à aplicação de uma tensão de cisalhamento em uma direção perpendicular à sua linha.
e. Em I, II e III.
Os conceitos de tensão e deformação de engenharia são definidos a partir da área da seção reta original de um corpo de prova antes de qualquer deformação. No entanto, em algumas situações é necessário considerar a tensão verdadeira e deformação verdadeira.
Analise as afirmações abaixo:
I. A tensão verdadeira é determinada pela razão entre a carga e a deformação da área da seção reta do corpo e prova.
II. A deformação por cisalhamento é calculada pela diferença angular entre dois segmentos de retas inicialmente perpendiculares, com posterior mudança angular.
III. Em um material submetido à tração, a deformação axial é sempre acompanhada por contrações laterais de sinal oposto nas duas direções mutuamente perpendiculares à deformação axial.
É correto o que afirma se em
Escolha uma:
a. Apenas em II e III.
Várias características das discordâncias são importantes em relação às propriedades mecânicas dos metais. Essas incluem os campos de deformação que existem ao redor das discordâncias, que são importantes na determinação da mobilidade das discordâncias, bem como suas habilidades em se multiplicar.
Quando os
metais são submetidos a deformação plástica, uma fração da energia de deformação (aproximadamente 5%) é retida internamente; o restante é dissipado como calor. Assinale a alternativa que apresenta uma afirmação correta:
.
c. A maior parte dessa energia armazenada consiste em uma energia de deformação que está associada a discordâncias.
As soluções sólidas podem ser formadas quando os átomos de impurezas assumem a localização dos átomos originais formando uma solução sólida substitucional, ou quando os átomos de impureza se localizam nos espaços vazios entre os átomos formando uma solução sólida intersticial.
Associe as informações entre as colunas A e B
COLUNA A
COLUNA B (SISTEMAS)
A – SOLUÇÃO SÓLIDA SUBSTITUCIONAL
( ) Cu - Sn

( ) Si - Ge
B – SOLUÇÃO SÓLIDA INTERSTICIAL
( ) Cu - Ni

( ) Fe γ - C
e. A, A, A, B
As medidas de dureza são amplamente utilizadas para o controle de qualidade de materiais porque são rápidas e consideradas como testes não destrutivos quando as marcas ou entalhes produzidos pelo teste estão em áreas de baixa tensão.
A dureza pode ser definida como:
Escolha uma:
b. A resistência de um material à deformação localizada.
Os sistemas de escorregamento dependem da estrutura cristalina do material enquanto o plano e a direção de escorregamento apresentam elevada compactação atômica.
Com relação ao número de sistemas de escorregamento possíveis analise as afirmações e julgue verdadeira (V) ou falsa (F):
( ) A estrutura CCC pode apresentar até 24 sistemas possíveis.
( ) O cobre de estrutura cristalina CCC apresenta 12 sistemas possíveis.
( ) Os materiais com estrutura cristalina HC são frágeis devido a limitação de sistemas de escorregamento.
( ) O magnésio possui estrutura cristalina HC com seis possíveis sistemas de escorregamento.
Com relação as afirmações, assinale a alternativa correta:
Escolha uma:
d. V, F, V, V
Uma técnica utilizada para o aumento da resistência e endurecer metais consiste na formação de ligas com átomos
de impurezas que entram quer em solução sólida substitucional, quer em solução sólida intersticial. Os metais com pureza elevada são quase sempre mais macios e mais fracos do que as ligas compostas pelo mesmo metal de base.
A Figura a seguir apresenta a curva do limite de resistência à tração para a liga cobre- níquel em função do teor de níquel presente na liga.
Dadas as ligas metálicas A e B assinale a alternativa correta:
Escolha uma:
a. A liga B apresenta maior limite de resistência à tração que A e é composta por aproximadamente 60%p Cu e 40%p Ni
Os primeiros ensaios de dureza eram baseados em minerais naturais, com uma escala construída unicamente em função da habilidade de um material em riscar um outro mais macio. Técnicas quantitativas para determinação da dureza foram desenvolvidas ao longo dos anos, nas quais um pequeno penetrador é forçado contra a superfície de um material a ser testado, sob condições controladas de carga e taxa de aplicação.
Analise as afirmações a seguir quanto a utilização dos ensaios de dureza:
I. Eles são simples e baratos — normalmente, nenhum corpo de prova especial precisa ser preparado, e os equipamentos de ensaio são relativamente baratos.
II. O ensaio é não-destrutivo — o corpo de prova não é fraturado, tampouco é excessivamente deformado; uma pequena impressão é a única deformação.
III. Outras propriedades mecânicas podem, com freqüência, ser estimadas a partir de dados obtidos para ensaios de dureza, tais como o limite de resistência a tração.
É correto o que afirma se:
Escolha uma:
b. I, II e III.
As discordâncias não se movem com o mesmo grau de facilidade sobre todos os planos cristalográficos de átomos e em todas as direções cristalográficas. Ordinariamente, existe um plano preferencial, e neste plano existem direções específicas ao longo das quais ocorre o movimento das discordâncias.
Dados: o plano de escorregamento igual a {111}, direção de escorregamento <10> e número de sistemas de escorregamento igual a 12, assinale a alternativa que apresenta, somente, metais com que apresentam essas características.
Escolha uma:
a. Al e Ag.
Os diferentes tipos de deformações que observamos em um material podem ser analisados em uma escala microscópica, as deformações plásticas correspondem ao movimento atômico em resposta à aplicação de tensão, no qual ocorrem quebras de ligações interatômicas e a formação de novas ligações. Porém, as deformações também envolvem o movimento de discordâncias conhecido por escorregamento.
“ Quando um monocristal é deformado sob uma tensão, a _______________________ ocorre por ______________________de planos paralelos bem definidos dentro do cristal, enquanto em materiais policristalinos devido as orientações cristalográficas aleatórias dos _______ a direção varia. ”
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
Escolha uma:
a. Deformação plástica, escorregamento, grãos.
Uma amostra do aço SAE 1020 utilizado na fabricação de elementos de fixação foi submetida ao ensaio de tração. Através deste tipo de ensaio foi possível obter a seguinte curva de tensão-deformação de engenharia:
A partir desta curva analise as afirmações:
I. O metal possui elevado limite de resistência a tração de aproximadamente 550 Gpa.
II. A partir da tensão de ruptura é correto afirmar que o metal apresenta comportamento frágil.
III. A deformação máxima verificada é característica de um metal dúctil.
d. Somente em II.
O aumento da resistência por encruamento pode ser revertido quando o material é submetido à tratamentos térmicos apropriados, dessa forma o metal recupera suas propriedades originais. A restauração das propriedades originais é resultado dos processos de recuperação e recristalização que ocorrem em elevadas temperaturas e que podem ser seguidos por um crescimento de grão.
Dada as fotomicrografias dos estágios da recristalização e do crescimento de grãos de latão:
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta quantos aos estágios da recristalização e do crescimento de grãos:
Escolha uma:
b.
3, 2, 1.
Os principais produtos de um ensaio de tração são os valores de carga e alongamento que são posteriormente convertidos em uma curva de tensão versus deformação. Uma vez que a tensão e a deformação são obtidas dividindo a carga e o alongamento por valores constantes (dados da geometria da amostra) é possível obtermos a curva tensão-deformação de engenharia. A curva tensão-deformação relaciona a tensão aplicada à sua respectiva deformação resultante e cada material tem sua própria e única curva.
A seguir é dada a curva tensão-deformação para um material:
Com relação aos pontos A, B e C assinale a alternativa correta:
Escolha uma:
d. O ponto C corresponde o limite de resistência à tração do material.
Os metais quando sujeitos à deformação plástica uma fração da energia de deformação é retida internamente, enquanto o restante é dissipado em forma de calor. A maior parte da energia que foi retida consiste em uma energia que está associada as discordâncias.
A figura a seguir apresenta uma região de tensão ao redor de uma discordância:
Em relação a esta região de deformação é correto o que se afirma:
Escolha uma:
b. A figura apresenta a região de deformação de tração ao redor de uma discordância em aresta.
Unidade 2
Parte superior do formulário
A figura a seguir apresenta o diagrama unário do ferro puro onde observa-se que a linha de equilíbrio líquido-sólido é quase horizontal, isto significa dizer que o ponto de fusão do metal é praticamente independente da pressão.
Leia atentamente o trecho que segue: "O ferro α é estável a temperaturas ______________, possui estrutura cristalina de célula unitária ____________ e nestas condições uma das principais características é ser _________________________.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
Escolha uma:
a. inferiores a 910 oC, CCC, ferromagnético.
O
conhecimento de outros termos, comumente utilizados no ensino de química, é necessário para a interpretação correta dos diagramas de fases.
Dadas as afirmações abaixo, julgue as entre verdadeiras (V) ou falsas (F)
I. O limite de solubilidade é a quantidade mínima de um soluto que pode ser dissolvida.
II. O aumento da temperatura provoca a diminuição do limite de solubilidade e a formação de precipitado.
III. Fases é uma porção heterogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes.
Assinale a alternativa que apresenta a resposta correta.
d. I - F, II - F, III - V.
No diagrama de fases, cada uma das curvas representa uma transformação de fase: sólido a líquido, líquido a vapor, sólido a vapor, como mostra o diagrama unário da água, no qual são dadas as curvas A, B e C.
d. A curva de transformação de fases C corresponde às transformações de deposição e sublimação. Porém, o sentido da seta indica apenas a transformação de deposição.
A compreensão de diagramas de fases para sistemas de ligas é extremamente importante, pois existe uma forte correlação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas, e o desenvolvimento da microestrutura em uma liga está relacionado às características do seu diagrama de fases.
Associe as informações entre as colunas A e B.
COLUNA A
COLUNA B
I. COMPONENTE
( ) Estado em que um sistema atinge o menor valor de energia livre em uma determinada combinação de temperatura, pressão e composição.
II. SOLVENTE
( ) Ocasionalmente seus átomos são também chamados de átomos hospedeiros.
III. EQUILÍBRIO
( ) Metais puros e/ou compostos que compõem uma liga
IV. SISTEMAS
( ) Uma série de possíveis ligas que consistem nos mesmos componentes
e. III, II, I e IV.
O limite de solubilidade é definido como a quantidade máxima de um soluto que pode ser dissolvida. Um exemplo clássico é a quantidade de açúcar (soluto) que pode ser dissolvida na água (solvente).
A figura a seguir apresenta a solubilidade do açúcar em um xarope de açúcar-água.
Fonte: Adaptada de William D. Callister Jr, Fundamentals of Materials Science and Engineering, 5ed, p.283, 2001.
A partir da análise do gráfico apresentado, assinale a alternativa correta:
Escolha uma:
b. Na temperatura de 20 °C a composição 40%p de água e 60%p de açúcar é totalmente líquida.
A existência do ferro no estado sólido em três formas (ferro-δ, ferro-γ e o ferro-α) é um fenômeno conhecido como polimorfismo ou alotropia, fenômeno também encontrado no carbono.
Dada a figura a seguir.
Assinale a alternativa que apresenta o alótropo do carbono e a estrutura cristalina que a figura refere-se:
Escolha uma:
.
c. trata-se da estrutura cristalina do diamante, em que os átomos de carbono estão ligados em um arranjo de estrutura tetraédrica.
Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre a temperatura, as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio. São diversos os tipos de diagramas de fases, no entanto, alguns diagramas de fases são mais utilizados por conter apenas a temperatura e composição como variáveis.
Em ligas metálicas, quaisquer soluções sólidas presentes do diagrama de fases são designadas por letras gregas (α, γ, δ, ...).A Figura a seguir apresenta um diagrama de fases.
e. No diagrama de fases cobre-níquel os elementos são representados no eixo das abscissas, um dos elementos a esquerda do gráfico e o outro componente no lado direito.
No diagrama de fases existem diferentes tipos de reações e sistemas anisomorfos muito importantes.
Entre as diferentes reações e sistemas anisomorfos muito importantes, a reação de resfriamento de uma região que coexistem uma fase sólida β e uma fase líquida que se transforma em uma fase sólida α é denominada:
Escolha uma:
c. Peritético.
Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre a temperatura, as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio.
Dadas as colunas A e B
COLUNA A
COLUNA B
I. Linha liquidus
( ) as três fases coexistem em equilíbrio em uma determinada temperatura e a composição das fases são fixas.
II. Linha solidus
( ) curva temperatura-composição para a fase líquida que coexiste, em equilíbrio, com o sólido.
III. Linha solvus
( ) curva temperatura-composição para a fase sólida que coexiste, em equilíbrio, como outros sólidos.
IV. Ponto eutético
( ) curva temperatura-composição para a fase sólida que coexiste, em equilíbrio, com o líquido.
Assinale a alternativa que relaciona corretamente as colunas A e B.
Escolha uma:
d. IV, I, III e II.
Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre a temperatura, as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio.
Dadas as afirmações a seguir:
I. O sistema cobre-níquel é chamado de isomorfo devido a completa solubilidade dos dois componentes nos estados líquido e sólido.
II. Para as composições diferentes dos componentes puros, a fusão ocorrerá em uma faixa de temperatura onde as fases líquida e sólida encontram-se em equilíbrio.
III. Para determinar as fases que estão presentes em uma liga metálica, basta definir o par composição-concentração desejado.
É correto o que afirma se:
Escolha uma:
b. Somente em I e II.
Um tipo comum e relativamente simples de diagrama de fases encontrado para ligas binárias é o diagrama para o sistema cobre-prata; esse diagrama de fases é conhecido como diagrama de fases eutético binário.
A Figura a seguir apresenta o diagrama de fases para o sistema cobre-prata.
c. Curva solidus, curva solvus, curva liquidus.
Um diagrama de fases é um “mapa” que mostra quais fases são as mais estáveis nas diferentes composições, temperaturas e pressões.
No ponto _____________ o equilíbrio é invariante, portanto, o equilíbrio entre três fases ocorre a uma determinada temperatura e as composição das três fases são fixas.
Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna acima:
Escolha uma:
a. Eutético.
Nas ligas de aço, muitas são as microestruturas que podem ser formadas e a partir da composição eutetóide (0,76%p C) as mudanças de fases que ocorrem com o resfriamento lento da fase austenita para as fases α + Fe3C são relativamente complexas.
Além da composição eutetóide, no diagrama de fases Fe-Fe3C existem outros tipos de ligas.
" As ligas _______________ligas que apresentam composição entre 0,022 e 0,76%p C."
e. Hipoeutetóide.
Os aços e ferros fundidos são os principais materiais estruturais e são compostos essencialmente por ferro e carbono. Os diagramas de fases em equilíbrio referem-se a condições de resfriamento que ocorrem muito lentamente, isto é, o equilíbrio entre as fases é mantido continuamente.
A Figura seguir apresenta o diagrama de fases para o sistema Fe-Fe3C.
A partir do diagrama apresentado, assinale a alternativa correta com relação aos limites de solubilidades observados no diagrama ferro-carbeto de ferro.
d. Na austenita a solubilidade máxima de carbono nesta fase é de 2,14%p C a temperatura de 1147 °C.
da questão
Os diagramas de fases em equilíbrio não apresentam a formação de fases que ocorre fora do equilíbrio, em composições e quantidades de fases fora do equilíbrio e as formações de fases em condições denominadas metaestáveis.
O ferro puro ao ser submetidos a diferentes temperaturas experimenta transformações alotrópicas, isto é, o ferro no estado sólido existe com diferentes estruturas cristalinas.
Dadas as afirmações julgue as entre verdadeiras (V) ou falsas(F):
I. ( ) O carbono atua como impureza intersticial no ferro formando uma solução sólida com os alótropos do ferro.
II. ( ) A perlita existe como grãos denominados colônias onde as camadas estão orientadas todas na mesma direção.
III. ( ) Os aços apresentam teores acima a 6,7% em peso de carbono.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Escolha uma:
b. I - V, II - V, III -
F.
O ferro puro ao ser submetidos a diferentes temperaturas experimenta transformações alotrópicas, isto é, o ferro no estado sólido existe com diferentes estruturas cristalinas.
Nesta fase a solubilidade máxima de carbono é de 0,022%p C a temperatura de 727 °C e entre suas propriedades destacam-se a baixa resistência mecânica, elevada tenacidade e boa tenacidade.
Assinale a alternativa que apresenta corretamente a qual alótropo o trecho refere-se:
Escolha uma:
e. ferrita α.
Nas ligas de aço, muitas são as microestruturas que podem ser formadas e a partir de determinadas composições as mudanças de fases que ocorrem com o resfriamento lento da fase austenita para as fases α + Fe3C são relativamente complexas.
A Figura a seguir apresenta a fotomicrografia de um aço do sistema ferro-carbono:
Assinale a alternativa que apresenta corretamente ao tipo da composição do aço e qual a microestruturas presente.
Escolha uma:
b. Aço eutetóide, perlita.
da questão
Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre a temperatura, as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio. São diversos os tipos de diagramas de fases.
Analise as seguintes afirmações:
I. O diagrama de fases Fe-C estável apresenta o equilíbrio entre o ferro e o carbeto de ferro.
II. Os diagramas de fases em equilíbrio não apresentam a formação de fases que ocorre fora do equilíbrio.
III. O ferro puro ao ser submetidos a diferentes temperaturas experimenta transformações alotrópicas, isto é, o ferro no estado sólido existe com diferentes estruturas cristalinas.
É correto o que afirma se:
Escolha uma:
a. Apenas II e III.