Lista 03

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Lista 3 – Introdução à Ciência dos Materiais 
Aluno: Rebeca Alves Pereira 
 
1- Quais são as principais informações que podem ser obtidas do 
diagrama de fases? 
Os diagramas de fases são construídos admitindo -se condições de equilíbrio e 
fornecem informações sobre o comportamento dos materiais. Diagramas de 
fases em estados de equilíbrio relacionam temperatura, composição química e 
quantidade das fases em equilíbrio, informam sobre a microestrutura e 
propriedades mecânicas em função da temperatura e composição. 
2- Qual a diferença entre fases de equilíbrio e fases metaestáveis? 
Na fase de equilíbrio as características não mudam com o tempo, já na 
metaestável o equilíbrio nunca e alcançado havendo uma lenta mudança com o 
tempo. 
3- Que é um sistema isomorfo? Cite um exemplo. 
Um sistema isomorfo é um tipo de sistema em que seus constituintes possuem 
a mesma forma cristalina, raios atômicos e eletronegatividades parecidas, um 
exemplo é o sistema cobre-níquel que é chamado de isomorfo devido a essa 
completa solubilidade dos dois componentes nos estados líquido e sólido. 
4- Por que, na prática, as microestruturas podem não ser exatamente 
iguais às de equilíbrio? Em que circunstância a microestrutura será 
exatamente igual à de equilíbrio? 
Porque não há tempo para a difusão completa e as microestruturas não são 
exatamente iguais às do equilíbrio. Só será igual a de equilíbrio com velocidade 
de solidificação lenta. 
5- Diferencie reação eutética de eutetóide e peritética. 
Reação eutética processa -se como um metal puro, porém gera duas outras 
fases solidas distintas, na eutetóide uma fase solida gera duas outras fases 
solidas, e peritetica uma fase solida e uma liquida se transformam em uma 
solida. 
6- Em relação a composição como são classificadas as ligas com 
composição inferior à composição eutética e eutetóide? 
Hipoeutetica e hipoeutetoide 
 
7- De acordo com os diagramas de equilíbrio, cite as fases presentes, 
suas percentagens, com as respectivas composições para as 
seguintes ligas: 
a- 40% em peso de Ni e 60% de Cu a 1000ºC 
Fase presente: α (solução sólida) 
Cα≈ 40% em peso de Ni e 60% em peso Cu 
 
b- 75% em peso de Sn e 20% de Pb a 175 °C 
Fases presentes: α+β 
Composição das fases: Cα ≈ 15% em peso de Sn e 85% em peso Pb 
Cβ≈ 98% em peso de Sn e 2% em peso de Pb 
 
War = Cβr – rC1 = 98r – r75 = r0,28 ou 28% 
 Cβr – rCα 98r – r15 
 
Wβr = C1r – rCα = 75r – r15 = r0,72 ou 72% 
 Cβr – rCα 98r – r15 
 
c- 55% em peso de Ag e 45% de Cu a 650 °C 
Fases presentes: α+β 
Composição das fases: Cα≈ 5% em peso de Ag e 95% em peso de Cu 
Cβ≈ 95% em peso de Ag e 5% em peso de Cu 
Quantidade relativa de cada fase: 
War = Cβr – rC1 = 95r – r55 = r0,44 ou 44% 
 Cβr – rCα 98r – r15 
 
Wβr = C1r – rCα = 55r – r5 = r0,55 ou 55,5% 
 Cβr – rCα 95r – r5 
 
 
8- Uma liga de 80% em peso de Cu e 20% em peso de Ag é resfriada 
lentamente de 1100 °C a 900°C 
a- A que temperatura, aproximadamente, forma-se o primeiro sólido? 
Aproximadamente à 950º C 
b- Qual é a composição da fase sólida na temperatura considerada no 
item (a)? 
 94% Cu e 6% Ag 
c- A que temperatura o líquido solidifica? 
Aproximadamente a 750° C 
d- Que fases estão presentes a 900ºC? Qual a porcentagem de cada 
fase? 
Fase β+ L 
β= 95 - 80 = 15 ≈ 43% 
 95 – 60 35 
L= 80 – 60 = 20 ≈ 57% 
 95 – 60 35 
e- Qual a composição de cada fase presente a 900ºC? 
L= 61% Cu e 9% Ag 
Β= 92,5 % Cu e 7,5% Ag 
 
9- A 200°C qual a solubilidade máxima do: 
a- Pb em Sn b- Sn em Pb 
 
10- Esquematize o Diagrama de Equilíbrio para um sistema A-B, a partir dos 
seguintes dados: 
- Ponto de Fusão de A: 700°C 
- Ponto de Fusão de B: 1000°C 
- Temperatura eutética: 500 °C 
- Composição do líquido na temperatura eutética: 30% em peso de A e 70% 
em peso de B 
- Solubilidade a 500°C: A em B é de 15% em peso e B em A é de 20% 
- Solubilidade a 70°C: A em B é de 8% em peso e B em A é de 15% 
 
11 - Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais 
características. 
Ferrita estrutura CCC fase magnética existência até 912 °C. 
Austenita estrutura CFC não magnética existência de 9 12 °C a te 3 94 °C. 
 Ferrita δ estrutura CCC não magnética existência a cima de 1 394°C. 
 
12- Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. 
Como o carbono encontra-se na estrutura cristalina do ferro? 
Inserido entre os interstícios do ferro. 
 
13- A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique. 
Na austenita pois esta tem mais posições intersticiais. 
 
14- Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono? 
Aço = 0,008 até 2,06% de Carbono 
 
15- Qual a composição dos ferros fundidos quanto ao teor de carbono? 
Entre 2,11 e 6,67% 
 
16- Especifique quantas fases líquidas e sólidas estão presentes no 
sistema ferro-carbono. 
1 fase liquida 
4 fases sólidas – (γ, α, δ, fe3 c) 
 
17- Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono 
nos aços e a que temperatura ocorre? 
É de 6,7 0٪ de carbono a 1538°C 
 
18- Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e 
composições das reações eutética e eutetóide. 
Eutetóide 0,76٪ de C a 727°C 
Eutético 4, 30٪ de C a 1147 °C 
 
19- Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo 
e hiper eutetóides? 
Eutetóide –perlita 
Hipo – ferrita (macia e dutil), cementita (dura e frágil) 
Hiper –ferrita proeutetoide + perlita 
 
20- Por que a martensita não aparece no diagrama de equilíbrio Fe-C? 
Tem estrutura tetragonal cúbica. Assim, é uma fase metaestável, por isso não 
aparece no diagrama. 
 
21- A martensita é mais facilmente obtida num aço hipo ou hipereutetóide? 
Quanto maior o teor de carbono em um aço, maior a probabilidade de formar a 
martensita, portanto aço hipereutetóide forma mais facilmente as matensita. 
 
22- Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a 
temperatura ambiente, se resfriados lentamente? Cite as principais 
propriedades mecânicas dessas fases. 
Ferrita - ductil, baixa resistência mecânica, macia. 
Austenita - media resistência mecânica, media dureza, media ductilidade. 
Cementita - dura e resistente. 
Perlita - alta resistência mecânica, dureza, baixa ductilidade. 
 
23- Diferencie as propriedades da martensita alfa e da martensita revenida, 
dizendo como podem ser obtidas. 
Martensita: É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por 
difusão); microestrutura em forma de agulhas; é dura e frágil (dureza: 63 -67 
Rc); tem estrutura tetragonal cúbica (é uma fase metaestável, por isso não 
aparece no diagrama). Na martensita todo o carbono permanece intersticial, 
formando uma solução sólida de ferro super saturada com carbono, que é capaz 
transformar-se em outras estruturas, por difusão, quando aquecida. É obtida 
quando se resfria aço austenítico rapidamente até a temperatura ambiente. 
Martensita revenida: É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + c 
ementita). Neste processo, a dureza cai; os carbonetos precipitam e formam de 
agulhas escuras 
 
24- Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita ∝ e da 
cementita na perlita (na composição eutetóide e temperatura ambiente). 
A diferença está na percentagem de carbono presente no aço, de 0,008 a 0,76% 
de carbono o aço e hipoeutetoide acima de 0,76 até 2,14% de carbono o aço e 
hipereutetoide. 
 
25- Quais são os principais fatores que modificam a posição das curvas 
TTT? 
Teor de carbono; tamanho do grão da austenita; Composição química 
(elementos de liga) 
 
26- Alto teor de carbono favorece ou dificulta a formação da martensita? E 
da perlita? 
Quanto menor o teor de carbono (abaixo do eutetóide) mais difícil de obter 
estrutura martensítica. A percentagem de perlita serátanto menor quanto menor 
for o teor de carbono, anulando-se quanto este cair abaixo de 0.020%. 
 
27- Tamanho de grão grande favorece ou dificulta a formação da 
martensita? E da perlita? Justifique. 
Quanto maior os tamanhos de grão mais para a direita deslocam-se as curvas 
TTT, e o tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma 
inicia -se no contorno de grão. Então, tamanho de grão grande favorece a 
formação da martensita 
 
28- Uma maior homogeneidade da austenita favorece ou dificulta a 
formação da martensita? E da perlita? 
Quanto mais homogênea a austenita mais para a direita deslocam-se as curvas 
TTT. Então, uma maior homogeneidade favorece a formação da martensita. 
E quanto mais a direita se deslocar as curvas TTT mais dificulta a formação de 
perlita, pois significa que as curvas mais a direita, maior é o tamanho de grão e 
o tamanho de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma se 
inicia no contorno de grão. 
 
29- Quais são os efeitos dos elementos de liga na formação da martensita 
e da perlita? 
Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e 
complexas são as reações. Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) 
deslocam as curvas para a direita, retardando as transformações. Facilitam a 
formação da martensita. Como consequência: em determinados aços pode-
se obter martensita mesmo com resfriamento lento 
 
30- É possível obter um aço com estrutura martensítica por resfriamento 
lento? 
Sim. 
 
31- Qual a % de ferrita, austenita e cementita presente para um aço com 
0,6% de Carbono a 710°C? 
 
32- Determinar a quantidade de perlita para um aço com 0,5% de Carbono, 
o qual foi resfriado lentamente a partir de 860°C até a temperatura ambiente 
 
De 870° a 780°C: Austenita com 0,5%C; de 780° a 727°C (+): ferrita se separa 
da austenita, conteúdo de carbono desta aumenta para 0,76%C; a 727°C (+) a 
composição da austenita é de 0,76%C e a porcentagem no material é de 64,8%. 
 
 0,5 – 0,022 
Wr= --------------------- * 100 = 64,8% 
 
 0,76 – 0,022 
A 727°C (-): quantidade de perlita = 64,8% 
 
33- Calcular a % de ferrita, cementita e perlita a temperatura ambiente para 
os seguintes aços: 
a- 0,2% de C 
%cem = 100*(Ci-Cf) /(Cc-Cf) = 100*(0,2-0) / (6,67-0) = 2,99% cementita 
%fer = 100 - %cem = 100*(Cc-Ci) /(Cc-Cf) = 100*(6,67-0,2) / (6,67-0) = 97,01% ferrita 
b- 0,8% de C 
%cem = 100*(Ci-Cf) /(Cc-Cf) = 100*(0,8-0) / (6,67-0) = 11.99% cementita 
 %fer = 100 - %cem = 100*(Cc-Ci) /(Cc-Cf) = 100*(6,67-0,8) / (6,67-0) = 88% ferrita 
 
 
c- 1,5% de C 
%cem = 100*(Ci-Cf) /(Cc-Cf) = 100*(1,5-0) / (6,67-0) = 22,44% cementita 
 %fer = 100 - %cem = 100*(Cc-Ci) /(Cc-Cf) = 100*(6,67-1,5) / (6,67-0) = 77,56% ferrita