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Lista Extra Exercícios Ciências dos Materiais 
 
Questão 1 Sobre as diferentes imperfeições em sólidos cristalinos e sobre os mecanismos para aumentar a 
resistência dos materiais, julgue os seguintes itens. 
( ) Um material metálico com uma granulação (cristais) maior irá apresentar uma menor ductilidade e uma 
maior resistência mecânica. 
( ) Um material metálico monocristalino apresenta maior resistência mecânica que um material 
policristalino 
( ) Um metal encruado apresenta maior densidade de discordância em relação ao metal não encruado 
( ) A passagem de uma discordância do cristal para o outro adjacente é dificultada, devido ao segundo 
cristal apresentar uma orientação cristalográfica diferente. 
( ) A adição intencional de impurezas em um material, mesmo em pequenas quantidades, pode provocar 
redução da resistência do material 
A sequência está correta em: 
(a) V, F, F, V, F 
(b) F, F, V, V, V 
(c) F, V, F, V, V 
(d) V, V, V, F, F 
(e) F, F, V, V, F 
 
Questão 2 O tempo de vida útil e o comportamento de um componente ou de um dispositivo dependem das 
condições ambientais a que este está exposto em serviço, tais como a temperatura de trabalho e o meio com 
o qual um componente ou dispositivo está em contato. As características de metais, cerâmicas e polímeros, 
que dependem das condições ambientais, podem ser determinantes na escolha de um material desses 
grupos para uma dada aplicação. Considerando o efeito das condições ambientais sobre o comportamento 
dos diversos materiais, assinale a opção INCORRETA. 
 
(a) Alguns materiais metálicos quando aquecidos acima de uma temperatura crítica mudam de arranjo 
atômico em sua estrutura cristalina, fenômeno conhecido como polimorfismo, importante no tratamento 
térmico de metais 
(b) O aumento de temperatura provoca contínuo aumento da rigidez e ductilidade do material, com 
consequente aumento da resistência mecânica. 
(c) Dentre os materiais estudados, os polímeros são os que apresentam o menor módulo de elasticidade e a 
menor densidade, visto que são formados por ligações primárias direcionais (covalentes) e ligações 
secundárias entre cadeias poliméricas. 
(d) Os materiais metálicos se cristalizam preferencialmente, nas formas cúbicas CFC e CCC, apresentando 
um máximo de 74% de fator de empacotamento em suas células unitárias. 
(e) Materiais compósitos são constituídos por duas fases: a matriz e por um agente de reforço. Alguns 
exemplos de agentes de reforço incluem: fibras de vidro, fibras de carbono, kevlar, aço e fibras vegetais 
 
Questão 3: Cristais reais sempre possuem defeitos. A natureza favorece a presença espontânea deles, pois 
isto pode reduzir a energia livre da estrutura. Defeitos podem ainda ser introduzidos por fatores externos 
tais quais tensões ou energia térmica. Os defeitos na rede cristalina são responsáveis por inúmeros 
processos que são fundamentais para a utilização de certos materiais em engenharia. Por isso, processos 
que introduzem defeitos nos cristais são desenvolvidos. Abaixo são ilustrados três defeitos comumente 
encontrados em metais: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A B C 
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Esses defeitos se referem à: 
(a) Discordância aresta, discordância em hélice, impureza substitucional 
(b) Discordância em hélice, discordância aresta, auto-intersticial 
(c) Auto-intersticial, contorno de grão, impureza substitucional 
(d) Discordância aresta, contorno de grão, impureza instersticial 
(e) Discordância aresta, contorno de grão, impureza substitucional 
 
Questão 4: Um aluno do curso de Engenharia de Produção realizou um ensaio de tração para o aço SAE 
4340 no laboratório metalográfico da Universidade Anhembi Morumbi. O corpo de prova cilíndrico possui 
um diâmetro de 9,30 mm e um comprimento original de 100 mm. Após a ruptura, o material apresentou 
diâmetro de 5,90 mm e comprimento de 103,40 mm. O comportamento tensão-deformação obtido para o 
aço em questão está representado no gráfico a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Analise o gráfico tensão-deformação e preencha a tabela abaixo com os valores dos parâmetros 
mecânicos solicitados (MOSTRAR OS PONTOS NO GRÁFICO) (2,5 pt) 
 
 
 
 
Parâmetros Módulo de 
Elasticidade, E 
(GPa) 
Tensão no limite 
proporcionalidade, 
LP 
(MPa) 
Limite de 
Resistência à 
Tração, LRT 
(MPa) 
Tensão 
verdadeira na 
ruptura, VR 
(MPa) 
Comportamento 
Mecânico 
 
Tensão 
50 GPa 
E = 
(600-400)x10
6
/ 
(0,012-0,008) 
 
 
 
Em torno de 600 
MPa 
 
700 MPa 
 
1018.699 MPa 
(tem que usar a 
tensão de ruptura 
(410 MPa) para 
achar a força, 
depois dividir pela 
área final do CP 
 Dúctil com 
patamar de escoamento 
 Dúctil sem 
patamar de escoamento 
 Frágil 
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b) Quanto esse material irá aumentar de comprimento se uma carga de 30.550 N for aplicada? A 
deformação sofrida pelo material será elástica ou plástica? Justifique a sua resposta. (2,0 pt) 
 
 = 449,734 MPa (Deformação com essa tensão será elástica, pois é inferior LP que é 600 MPa) 
 
Deformação () = 449,734x10
6
/ 50x10
9
 Pa = 8,995x10
-3
 
ΔL = 8,995x10
-3
 x 100 mm = 0,8995 mm 
 
 
Questão 5: O cobre é normalmente usado em sua forma pura, mas também pode ser combinado com 
outros metais para produzir uma enorme variedade de ligas. Cada elemento adicionado ao cobre permite 
obter ligas com características específicas. A liga conhecida como cuproníquel tem níquel variando de 10% 
a 30%. É utilizada em cultivos marinhos, moedas, bijuterias, armações de lentes etc. A respeito da liga Ni-
Cu é de extrema importância conhecer as fases presentes na liga e como estas mudam em função da 
temperatura em que as ligas são submetidas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Com base no diagrama de fase e considerando uma liga com 54% p Ni e 46% p Cu pergunta-se : 
 
a) (Qual é a temperatura de início e término de solidificação dessa liga? MOSTRAR AS 
TEMPERATURAS NO GRÁFICO Ti = 1320°C/ Tf = 1260°C 
 
b) Quais é(são) a(s) fase(s) presentes, suas respectivas composições e frações mássicas na temperatura de 
1280°C? MOSTRE NO GRÁFICO COMO VOCÊ CHEGOU NOS RESULTADOS. 
 
C0 = 54%p Ni/46%p Cu 
C = 60%p Ni/ 40% p Cu 
CL = 44%p Ni/ 56%p Cu 
WL = 0,375 ou 37,5% / W = 1 – 0,375= 0,625 ou 62,5% 
 
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c) Considerando os parâmetros mecânicos estudos em aula, desenhe um gráfico tensão-deformação 
demostrando o comportamento sob tração para os materiais: Liga de Cu-Ni e Cobre puro (Mostrar os 
pontos LRT e tensão de ruptura nos gráficos) Obs: demonstrar os dois perfis em um único gráfico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A – Liga metálica – mais resistente, rígida e com menor ductilidade; 
B – Metal – menos resistente e rígido, apresenta maior deformação