Avaliação Final (Discursiva) - Individual Semipresencial Cod 668766_2

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Acadêmico: Cristiano Silva Farias (2633572)
Disciplina: Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)
Avaliação: Avaliação Final (Discursiva) - Individual Semipresencial ( Cod.:668766) (peso.:4,00)
Prova: 30843376
Nota da Prova: 6,60
1. 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.
2. Para a seleção de um determinado material para uma aplicação, muitas vezes, se faz
necessário considerar a massa final no componente. A peça, nesse tipo de situação, deverá
atender aos requisitos mecânicos apresentando a menor massa. Isso é particularmente
importante quando se trata de veículos, pois a maior massa representa maior consumo de
combustível. Pretende-se produzir uma barra cilíndrica que na aplicação estará solicitada sob
tração. A barra foi projetada com diâmetro de 50 mm e comprimento de 1,5 m, em aço SAE
1020, cuja tensão de escoamento é de 350 MPa. Sabe-se que esse material possui
densidade de 7.870 kg/m3. A barra deve suportar uma força F de 800 kN sem apresentar
deformação permanente, e uma massa inferior a 20 Kg. Determine:
a) A barra irá suportar a carga pretendida sem apresentar deformação permanente?
Justifique.
b) A barra atende ao requisito de peso máximo especificado? Justifique.
Resposta Esperada:
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