prova - Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)

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Disciplina:
	Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)
	Avaliação:
	Avaliação Final (Discursiva) - Individual Semipresencial ( Cod.:638077) ( peso.:4,00)
	Prova:
	17128668
	Nota da Prova:
	-
	
	
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	1.
	Certas características dos materiais metálicos permitem que estes possam ser fabricados de diversas formas. Certas características do uso ou finalidade do material fazem com que algumas técnicas de fabricação sejam mais adequadas que outras. Quais técnicas de fabricação que um engenheiro selecionaria para produzir:
a) Uma peça metálica de grandes dimensões e de forma complexa, como, por exemplo, a carcaça de uma turbina a vapor?
b) Uma chapa metálica para revestir um tanque de fermentação?
c) Um filtro metálico de Molibdênio (ponto de fusão de 2.896 K), onde se deseja certa porosidade?
Justifique a técnica de fabricação selecionada em cada caso, e explique a técnica.
	Resposta Esperada:
a) As peças de grandes proporções e de forma complexa, como uma turbina a vapor, são peças usualmente fabricadas pela técnica da fundição, pois a produção de peças com essas características é inviável mediante outros métodos. A técnica consiste na fusão completa do metal em que, após realizar um controle da composição química, é vazado em moldes (geralmente de areia) onde sofre uma solidificação gradativa. Após o resfriamento, as peças são retiradas dos moldes e sofrem um tratamento posterior como o jateamento, retífica e pintura. 
b) Uma chapa metálica para revestir um tanque possui a forma de lâminas. Peças com essas características podem ser facilmente obtidas pela técnica da fundição contínua. Neste processo, o metal líquido, depois de vazado, passa numa sequência de rolos laminadores.
c) Uma peça fabricada com um metal de altíssimo ponto de fusão em que se deseja controlar a porosidade requer um método especial de fabricação, a Metalurgia do Pó. O pó metálico de Molibdênio é prensado numa matriz e a porosidade é controlada pelo tratamento térmico denominado sinterização.
	2.
	Os diagramas de fase apresentam as composições químicas de ligas e a proporção entre as diferentes fases em função da temperatura. No diagrama de fases Fe-C, onde encontram-se as principais composições de aços e ferros fundidos comerciais, há regiões com a presença de uma ou mais fases, no estado sólido e no estado líquido, para diferentes temperaturas. Ao observarmos uma linha vertical no diagrama de fases, partindo de uma temperatura em que haja somente fase líquida, até a temperatura ambiente, é possível entender como as fases da microestrutura final são formadas. No entanto, em condições de processamento industriais, o estado de equilíbrio previsto no diagrama de fases é alterado, formando a denominada estrutura zonada. Explique como ocorre esse efeito na microestrutura e as consequências para as propriedades finais do material.
	Resposta Esperada:
A solidificação em um processo industrial não atende às condições de equilíbrio descritas em um diagrama de fases. Isso ocorre porque as taxas de difusão no estado sólido são bastante inferiores quando comparadas as de um líquido. Na prática, para que houvesse o equilíbrio, seria necessário em um tempo excessivamente longo, dependendo de taxas de resfriamento muito lentas. Essas taxas de resfriamento são economicamente impraticáveis. Como resultado, a composição química dos grãos formados na solidificação não é homogênea, mas varia do centro para as bordas do grão, formando a estrutura zonada. Ligas como Cu-Ni podem apresentar temperaturas de fusão diferentes do presente no diagrama de equilíbrio de fases: as regiões dos contornos de grão fundirão a uma temperatura abaixo do previsto para a liga no diagrama, o que pode gerar um problema técnico na aplicação do produto, visto que a fusão parcial nos contornos de grão pode comprometer a integridade física da peça.
Para resolver esse problema, pode ser tecnicamente conveniente realizar um tratamento térmico na liga solidificada. Esse processo é realizado aquecendo a peça até uma temperatura próxima e abaixo da linha "solidus" da liga, onde ocorrem taxas de difusão maiores, mantendo a peça nessa temperatura para que haja a difusão dos átomos em direção à condição de equilíbrio prevista no diagrama de fases.
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