Atividade de pesquisa 02 - Ciência dos Materiais

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Ciência dos Materiais
Aluno (a): Gustavo Minchon Contrera
Data: 20/03/2021
Atividade de Pesquisa 02
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1 - Fale sobre a fabricação do ferro gusa e qual a sua importância na fabricação do aço.
O ferro gusa é uma liga composta de ferro (cerca de 0,1%), carbono (de 0,3% a 6%), manganês (cerca de 0,5%), silício (de 1% a 4%) e enxofre (cerca de 0,1%). É importante porque é a matéria prima principal formadora do aço, mas é necessário retirar as quantidades em excesso de carbono e impurezas presentes nele.
2 - Comente sobre os efeitos do carbono no ferro, fale sobre as propriedades adquiridas e modificadas com o aumento do teor de carbono.
O aço carbono é resultado da combinação de dois elementos: ferro e carbono. O carbono é o principal elemento que garantem ao ferro a dureza necessária. É considerado aço uma liga metálica de ferro que contém menos 2% de carbono; se a porcentagem é maior recebe a denominação de ferro fundido.
Quanto ao teor deste elemento, podem ser divididos em:
- Aço baixo carbono (%C < 0,25%);
- Aço médio carbono (0,25 < %C < 0,50);
- Aço alto carbono (%C > 0,50).
De uma maneira geral, a resistência mecânica dos aços carbono aumenta e a sua ductibilidade e soldabilidade diminuem à medida que o teor de carbono aumenta.
3 - Defina Aço e Ferro Fundido.
O aço é uma liga metálica formada essencialmente por ferro e carbono, com porcentagens deste último variando entre 0,008 e 2,11.
O ferro fundido é uma liga de ferro em mistura eutética com elementos à base de carbono e silício.
Forma uma liga metálica de ferro, carbono (a partir de 2% a 7%), silício (entre 1 e 4%), podendo conter outros elementos químicos. Os ferros fundidos dividem-se em três principais: Branco, Cinzento e Nodular.
4 - Fale sobre os Ferros Fundidos, liste os tipos, definindo-os e falando sobre suas propriedades.
É um material que, mundialmente, é usado em alta escala pelas industrias de maquinas e equipamentos, fabricas automobilísticas, ferroviária, naval, dentre outras varias, industrias metalmecânicas, devido suas características especiais e o seu baixo custo.
- Ferro fundido cinzento: Cuja fratura mostra uma coloração escura (onde a sua denominação), caracterizada por apresentar como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício e estrutura em que uma parcela relativamente grande do carbono está no estado livre (grafita lamelar) e outra parcela no estado combinado (Fe3C);
- Ferro fundido branco: Cuja fratura mostra uma coloração clara (onde sua denominação), caracterizado por apresentar ainda como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício, mas cuja estrutura, devido às condições de fabricação e menor teor de silício, apresenta o carbono quase inteiramente na forma combinada (Fe3C);
- Ferro fundido mesclado: Cuja fratura mostra uma coloração mista entre branca e cinzenta (onde a sua denominação), caracterizado igualmente por uma mescla de proporções variáveis de ferro fundido branco e ferro fundido cinzento;
- Ferro fundido maleável: Caracterizado por ser obtido a partir do ferro fundido branco, mediante um tratamento térmico especial (mabealização), resultando numa transformação de praticamente todo o ferro combinado em grafita na forma de nódulos (em vez de veios lamelas);
- Ferro fundido nodular: Caracterizado por apresentar, devido a um tratamento realizado ainda no estado líquido, carbono livre na forma de grafita esferoidal, o que confere ao material característica de boa ductibilidade, onde a denominação frequente para esse material de ferro fundido dúctil.
- Ferro fundido de grafita compactada: Caracterizado pelo fato da grafita apresentar-se em “escamas”, ou seja, com a forma de plaquetas ou estrias, motivo pelo qual tem sido também designado por “quase-escama”. Outras denominações são: escama agregada, semi-ondular e vermicular. É um produto que, como o ferro nodular, exige adição de elementos especiais como terras raras, com um elemento adicional, como o titânio, que reduz a formação de grafita esferoidal. O ferro de grafita compactada pode ser considerado um material intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro nodular; possui a fungibilidade do ferro fundido cinzento, com melhor resistência mecânica e alguma ductibilidade. Sua comercialização é relativamente recente.
A faixa de composição dos cinco principais tipos de ferros fundidos, sem elementos de liga , está indicada na tabela 159 (293).
Tabela 159- Faixa de composição de ferros fundidos típicos comuns. 
5 - Fale um pouco sobre a importância do estudo das propriedades mecânicas de materiais. Como essas propriedades são determinadas?
É importante para compreenderem como as várias propriedades mecânicas são medidas e o que essas propriedades representam: elas podem ser necessárias para o projeto de estruturas / componentes materiais predeterminados, a fim de que não ocorram níveis inaceitáveis de deformação e / ou falhas. São determinadas pela resistência, a dureza, a ductibilidade e a rigidez.
6 - Como é feito um teste de tração, qual se obtém de um teste como esse. Qual a importância desse teste?
Em um ensaio de tração, um corpo de prova ou prove-te é submetido a um esforço que tende a alongá-lo ou esticá-lo até a ruptura. Geralmente, o ensaio é realizado num corpo de prova de formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos possam ser comparados ou, se necessário, reproduzidos. É importante para fornecer dados relativos à capacidade de um solido de suportar solicitações aplicadas a uma estrutura.
7 - O que é limite de escoamento e limite de resistência a tração.
O limite de escoamento é o ponto onde começa o fenômeno escoamento, a deformação irrecuperável do corpo de prova, a partir do qual só se recuperara a parte de sua deformação correspondente à deformação elástica, resultando uma deformação irreversível.
O limite de resistência a tração “TS”, é a tensão no ponto “mais alto” da curva tensão / deformação de engenharia. Em outras palavras à tensão máxima que pode ser sustentada por um material sob tração. 
8 - O que é um tratamento térmico?
É um ciclo de aquecimento e resfriamento realizado nos metais com o objetivo de alterar as suas propriedades físicas e mecânicas, sem mudar a forma do produto.
9 - Fale sobre a têmpera. Qual estrutura é obtida depois de temperar um aço? Essa estrutura tem aplicação prática? Por que depois da têmpera é normalmente feito o revenimento?
A têmpera consiste em resfriar o aço após austenização, a uma velocidade suficientemente rápida para evitar as transformações perlíticas e bainíticas na peça. Desse modo, obtém-se estruturas metaestável martensítica.
No aço as tensões residuais são excessivas e a ductibilidade e a tenacidade são muito baixas para permitir seu uso na maioria das aplicações, sendo necessária a realização de um tratamento térmico denominado revenimento.
Para se atingir valores adequados de resistência mecânica e tenacidade deve-se logo após a têmpera, proceder ao revenimento.
10 - Diferencie cianetação, carbonitretação e boretação.
CIANETAÇÃO - Consiste em aquecer o aço em temperaturas que variam de 760 a 870ºC, em um banho de sal fundido, de modo que a superfície do aço absorva carbono e nitrogênio. A cianetação produz uma camada dura e resistente ao desgaste.
As profundidades de penetração do carbono e do nitrogênio e, por consequência, a dureza, variam com a temperatura e com o tempo, variando de 0,006 a 0,15mm.
CARBONITRETAÇÃO - Também conhecido como cianetação seca, cianetação a gás ou nitrocarnonetação, é um processo de introduzir carbono e nitrogênio no aço a partir de uma mistura gasosa apropriada. O carbono provém de um gás rico em carbono e o nitrogênio apartir de amônia. É um processo misto da cementação a gás e a nitretação a gás, sendo realizadas em temperaturas intermediárias entre dois processos (700 a 900ºC). 
O objetivo da carbonitretação é formar no aço uma camada resistente ao desgaste de 0,07 a 0,7mm. Por empregar temperaturas menores que a cementação gasosa, produz um menor nível de tensões na peça. 
A resistência à fadiga e ao impacto são maiores em peças carbonitretadas do que nas 
cementadas a gás. Em contrapartida a profundidade da camada endurecida é menor que na cementação. A carbonitretação também é mais limpa que a cianetação a gás, assim, em peças com formas complicadas ou com pequenos furos a operação de retirada do sal da cianetação é difícil, e aí a carbonitretação é mais indicada. 
BORETAÇÃO - Consiste no enriquecimento superficial em boro no aço pela difusão química, com formação de boretos de ferro. A boretação pode ser gasosa, líquida ou sólida. A boretação gasosa, além de utilizar equipamentos de alto custo, emprega gases muitos venenozos. Na boretação líquida utiliza banhos de sais, não tóxicos, mas apresenta dificuldades de introdução do boro no aço por formar camadas contendo boro e ferro. Em vista disso, a boretação sólida tem sido mais empregada. 
Os meios de boretação sólida podem conter como fontes de boro as seguintes substâncias: boro puro, ferro-boro, e carboneto de boro. A espessura da camada boretada é muito fina, embora processos especiais permitem obter camadas de até 1 milímetro de profundidade. A temperatura de boretação varia de 800 a 1050ºC e os tempos em geral, variam de 1 a 8 horas. 
A camada boretada é extremamente dura, apresentando, também, uma grande resistência à corrosão. Os aços empregados na boretação são: aços carbono, ferramenta e inoxidável.
11 - Defina corrosão e a importância de estuda - lá.
Corrosão é definida como um ataque destrutivo e não intencional de um metal; esse ataque é eletroquímico e, normalmente, tem seu início na superfície do material. O problema de corrosão metálica é de proporções significativas; em termos econômicos, tem-se estimado que aproximadamente 5% da renda de indústrias são gastos na prevenção da corrosão e na manutenção ou substituição dos produtos perdidos ou contaminados como um resultado de reações de corrosão.
As consequências da corrosão são totalmente muito comuns. Exemplos familiares incluem a ferrugem nas carrocerias, radiadores e dos componentes de exaustão (canos de descarga).
12 - Quais são as oito deferentes formas de corrosão?
- Uniforme; 
- Galvânica; 
- Em frestas; 
- Por pites ou localizada; 
- Intergranular; 
- Por lixíviação seletiva; 
- Erosão-corrosão; 
- Corrosão sob tensão.
Atividade de Pesquisa 02: Ciência dos Materiais