Lista 4

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Disciplina: Ciência dos Materiais 
Docente: Prof. Me. Tarcio Manfrim 
Livro: CALLISTER JR, William D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 
5ª edição Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, 2002. 
 
Lista 4 Capítulo 9 
AVISO: ANTES de resolver esta lista você deve: 
1°) Rever a aula. 
2°) Ler os seguintes tópicos do livro: 
 Capítulo 9 – Diagramas de fases 
 3°) Refazer TODOS os exemplos feitos em sala de aula. 
 
OBS: Todos os diagramas necessários estão disponíveis no final da lista 
Exercícios dos slides 
1) Um liga chumbo-estanho com composição de 30%p Sn – 70%p Pb é aquecida lentamente desde uma 
temperatura de 150°C. 
a) Em que temperatura se forma a primeira fração da fase líquida? 
b) Em qual temperatura ocorre a fusão completa da liga? 
 
2) Para uma liga 30%p Sn – 70%p Pb, determine para as temperaturas (300˚C, 200˚C e 100˚C): 
a) As fases presentes. 
b) As composições das fases. 
c) A fração mássica das fases (quantidades das fases). 
 
3) Para uma liga contendo 20%p Sn – 80%p Pb, faça esboços esquemáticos das microestruturas que seriam 
observadas para condições de resfriamento muito lento nas seguintes temperatura: 300°C, 200°C, 150°C e 
100ºC. Identifique todas as fases e indique as suas composições aproximadas. 
 
4) Você é um fabricante de aço, e seu cliente pede aços com as seguintes composições. 
a) 0,3%p C 
b) 0,5%p C 
c) 0,76%p C 
d) 1,5%p C 
Desenhe a microestrutura que você esperaria para cada um destes aços e identifique cada fase presente. 
5) Para uma liga contendo de 3%p C – 97%p Fe, faça esboços esquemáticos das microestruturas que seriam 
observadas para as condições de um resfriamento muito lento nas seguintes temperaturas: 1250°C, 1145°C e 
700°C. Identifique todas as fases e indique as suas composições aproximadas. 
 
 
 
 
 
 
Exercícios extras 
Limite de solubilidade 
1) Considere o digrama de fases açúcar-água. 
a) Qual é a quantidade de açúcar que será dissolvida em 1000 g de água a 80°C (176°F)? 
b) Se a solução líquida saturada da parte (a) for resfriada até 20°C (68°F), parte do açúcar irá precipitar 
como sólido. Qual será a composição da solução líquida saturada (em %p açúcar) a 20°C? 
c) Qual é a quantidade de açúcar sólido que irá sair da solução com o resfriamento até 20°C? 
Resp: (a) 2846 g; (b) 64%p de açúcar; (c) 1068 g 
Microestrutura 
2) Cite três variáveis que determinam a microestrutura de uma liga. 
 
Sistemas Isomorfos 
3) Na tabela são dadas as temperaturas solidus e liquidus para o 
sistema cobre-ouro. Construa o diagrama de fases para esse 
sistema e identifique cada região. 
 
 
 
 
Interpretação de Diagramas de Fases 
 
4) Para uma liga contendo 76%p Pb – 24%p Mg, faça esboços esquemáticos da microestrutura que seria 
observada para condições de resfriamento muito lento nas seguintes temperaturas: 575°C (1070°F), 500°C 
(930°F), 450°C (840°F) e 300°C(570°F). Identifique todas as fases. 
 
5) Cite as fases que estão presentes e as composições das fases para as seguintes ligas: 
a) 15%p Sn - 85%p Pb a 100 ˚C 
b) 25%p Pb - 75%p Mg a 425 ˚C 
c) 85%p Ag - 15%p Cu a 800 ˚C 
d) 1,25 kg Sn e 14 kg Pb a 200 ˚C 
e) 7,6 lbm Cu e 144,4 lbm Zn a 600 ˚C 
f) 21,7 mol Mg e 35,4 mol Pb a 350 ˚C 
g) 4,2 mol Cu e 1,1 mol Ag a 900 ˚C 
 
6) Um liga chumbo-estanho com composição de 80%p Sn – 20%p Pb é aquecida lentamente desde uma 
temperatura de 150°C. 
a) Em que temperatura se forma a primeira fração da fase líquida? 
b) Em qual temperatura ocorre a fusão completa da liga? 
 
7) Para uma liga 30%p Sn – 80%p Pb, determine para a temperatura de 230˚C: 
a) As fases presentes. 
b) As composições das fases. 
c) A fração mássica das fases (quantidades das fases). 
 
 
 
8) Para uma liga 80%p Sn – 20%p Pb, determine para as temperaturas (300˚C, 180˚C e 100˚C): 
a) As fases presentes. 
b) As composições das fases. 
c) A fração mássica das fases (quantidades das fases). 
 
9) Para uma liga 97,5%p Fe – 2,5%p C, determine para as temperaturas (1400˚C, 1200˚C, 1000˚C e 600˚C): 
a) As fases presentes. 
b) As composições das fases. 
c) A fração mássica das fases (quantidades das fases). 
 
10) Para uma liga 99%p Fe – 1%p C, determine para as temperaturas (1600˚C, 1400˚C, 1200˚C, 1000˚C, 750˚C 
e 600˚C): 
a) As fases presentes. 
b) As composições das fases. 
c) A fração mássica das fases (quantidades das fases). 
 
11) Uma liga contendo 65%p Ni – 35%p Cu é aquecida até uma temperatura dentro da região das fases a + 
líquida. Se a composição da fase a é de 70%p Ni. Determine: 
a) A temperatura da liga. 
b) A composição da fase líquida. 
c) As frações mássicas de ambas as fases. 
 
12) Uma liga contendo 40%p Pb – 60%p Mg é aquecida até uma temperatura dentro da região das fases a + 
líquida. Se a fração mássica de cada fase for 0,5, então estime: 
a) A temperatura da liga. 
b) As composições das duas fases. 
 
Propriedades mecânicas de ligas Isomorfas 
 
13) Deseja-se produzir uma liga cobre-níquel com um limite mínimo de resistência à tração sem trabalho a frio 
de 380 MPa (55.000 psi) e uma ductilidade de pelo menos 45% AL. Essa liga é possível? Em caso positivo, 
qual deve ser a sua composição? Caso não seja possível, explique por quê. 
 
 
 
 
 
 
Desenvolvimento da microestrutura em Ligas Isomorfas e Eutéticas 
 
14) Sobre os aços: 
a) Qual é a diferença entre os aços hipoeutetóides e os aços hipereutetóides? 
b) Em um aço hipoeutetóide irão existir tanto a ferrita eutetóide quanto a ferrita proeutetóide. Explique a 
diferença entre elas. 
 
15) Para uma liga contendo 60%p Ni – 40%p Cu, faça esboços esquemáticos das microestruturas que seriam 
observadas para condições de resfriamento muito lento nas seguintes temperatura: 1400°C, 1250°C e 
1100°C. Identifique todas as fases e indique as suas composições aproximadas. 
 
16) Para uma liga contendo 30%p Ag – 70%p Cu, faça esboços esquemáticos das microestruturas que seriam 
observadas para condições de resfriamento muito lento nas seguintes temperatura: 1100°C, 900°C, 800°C e 
400ºC. Identifique todas as fases e indique as suas composições aproximadas. 
 
17) Para uma liga contendo 90%p Sn – 10%p Pb, faça esboços esquemáticos das microestruturas que seriam 
observadas para condições de resfriamento muito lento nas seguintes temperatura: 300°C, 200°C, 150°C e 
50ºC. Identifique todas as fases e indique as suas composições aproximadas. 
 
18) Para uma liga contendo 50%p Pb – 50%p Mg, faça esboços esquemáticos das microestruturas que seriam 
observadas para condições de resfriamento muito lento nas seguintes temperatura: 600°C, 500°C, 400°C e 
300°C. Identifique todas as fases e indique as suas composições aproximadas. 
 
19) Para uma liga contendo 76%p Pb – 24%p Mg (composição eutética), faça esboços esquemáticos das 
microestruturas que seriam observadas para condições de resfriamento muito lento nas seguintes 
temperatura: 700°C, 500°C, 400°C e 200°C. Identifique todas as fases e indique as suas composições 
aproximadas. 
 
20) Para uma liga contendo de 1,5%p C – 98,5%p Fe, faça esboços esquemáticos das microestruturas que 
seriam observadas para as condições de um resfriamento muito lento nas seguintes temperaturas: 1500°C, 
1300°C, 1100°C, 800°C e 600°C. Identifique todas as fases e indique as suas composições aproximadas. 
 
 
 
 
Diagrama Água-Açúcar 
 
Diagrama Chumbo-Estanho (Pb-Sn) 
 
 
 
Diagrama Cobre-Níquel (Cu-Ni) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diagrama Ferro-Carbono (Fe-Fe3C) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diagrama Magnésio-Chumbo (Mg-Pb) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diagrama Cobre-Prata (Cu-Ag)