EXERCICIOS METALURGIA BÁSICA - TSFL -

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Exercícios de Conceitos Básicos – Revisão. 
 
 
1) Quais as maneiras de aumento de resistência mecânica nos materiais 
metálicos? Explique cada uma delas? 
 
O aumento das propriedades mecânicas dos aços pode ser obtido através 
da utilização de cinco mecanismos diferentes: 
• Soluções sólidas ocorrem quando um soluto de menor raio atômico que o 
solvente ocupa sítios intersticiais no reticulado cristalino. Um dos exemplos 
mais utilizados é a fase ferrita, constituinte da liga de aço, na qual se adiciona 
carbono ao ferro para gerar um aumento na resistência mecânica. 
• Refino de grão, consiste na obtenção de grãos finos e axiais através da 
adição controlada de inoculantes no metal líquido, antes da solidificação, 
proporcionando o mecanismo que é conhecido como nucleação heterogênea. 
• Precipitação de segunda fase: Os precipitados, por sua vez, funcionam 
como uma “barreira” ao movimento de discordâncias, de forma que maior 
energia é necessária para a continuidade da deformação do material. Então, 
com a elevação da temperatura, gradualmente ocorre a 
precipitação da segunda fase, caracterizando a etapa de envelhecimento. 
 
• Endurecimento por encruamento: também chamado de trabalho a frio, é 
um fenômeno modificativo da estrutura cristalina dos metais e ligas pouco 
ferrosas, em que a deformação plástica realizada abaixo da temperatura de 
recristalização causará o aumento de discordâncias na estrutura cristalina e 
consequentemente o aumento de resistência. 
• Trasnformação de fase: Muitas transformações de fase envolvem mudança 
em composição, assim é necessária uma redistribuição de átomos via 
difusão. O processo de tranformação de fase envolve: Nucleação de uma 
nova fase: formação de pequenas partículas (núcleos) da nova fase. 
 
 
NOME: NATHAN PEREIRA DA SILVA MATRICULA: 18209544 
DISCIPLINA: TSLF CURSO: SOLDAGEM 
PROFESSOR: Prof. MANUEL SARAIVA DATA: 01/09/2021 
 
 
2) Materiais de engenharia possuem formas diferentes de arranjo atômico 
em sua estrutura cristalina. Existem materiais que alteram a forma de sua 
estrutura cristalina em função da temperatura. É CORRETO afirmar que a 
estrutura cristalina do ferro na temperatura ambiente é: 
a) CFC; 
b) TCC; 
c) CCC; 
d) HC; 
e) Nenhuma das anteriores 
 
 
3) O que é uma liga metálica? 
 
 Liga metálica, é um material formado por uma mistura de dois ou mais 
elementos, sendo um dele um elemento metálico, que deve estar em maior 
concentração na mistura. 
 
 
4) O que é alotropia? 
 
 Alotropia é a característica de uma substância variar a sua estrutura 
cristalina formando uma outra substância. Por exemplo, o grafite e o diamante 
são formas alotrópicas do carbono. 
 
 
5) O que significa anisotropia? 
 
Anisotropia é um fenômeno no qual as propriedades de um material variam 
dependendo da direção em que são medidas. Essa direcionalidade não é 
aplicável para propriedades volumétricas como densidade e calor específico, 
mas todos os demais tipos de comportamento são suscetíveis à anisotropia. No 
caso dos metais, os importantes aspectos de anisotropia são os relativos às 
propriedades mecânicas e magnéticas. 
 
6) O que é estrutura cristalina? Quais as estruturas cristalinas que vc 
conhece e indique quais elementos metálicos apresentam essa estrutura? 
 
É a maneira qual os átomos, íons ou moléculas estão arranjados. As estruturas 
cristalinas são formadas por células unitárias que são sua unidade básica, pois 
constituem o menor conjunto de átomos associados encontrados numa estrutura 
cristalina. As estruturas mais comuns são a Cubica de Corpo Centrado (CCC), 
Cubica de Face Centrada (CFC) e Hexagonal Compacta (HC), e os elementos 
que possuem essas estruturas são: 
• CCC: Cromo, ferro d, molibdênio, tungstênio, vanádio, titânio, nióbio, etc.; 
• CFC: Ferro y, alumínio, chumbo, cobre, níquel, ouro, platina, etc.; 
• HC: zinco, magnésio, cobalto, cadmio, zircônio, etc. 
 
 
 
 
7) O que são materiais isotrópicos? 
 
Isotropia é o oposto da anisotropia, na qual o material exibe propriedades iguais 
em todas as direções de medida. Esse é o comportamento típico dos materiais 
amorfos, nos quais os átomos ou moléculas não se encontram dispostos em uma 
maneira periódica regular, são naturalmente isotrópicos. 
 
 
 
8) O que é um defeito cristalino ou imperfeição cristalina? Como são 
classificadas estas imperfeições? 
 
Defeito cristalino são imperfeições no reticulado cristalino, com uma ou mais 
dimensões na ordem do diâmetro atômico. Os defeitos cristalinos podem ser de 
vários tipos: 
• Defeitos planares: irregularidades que se estendem somente sobre 
alguns átomos (adimensional) 
• Defeitos Lineares: irregularidades que se estendem através de uma única 
fileira de átomos (unidimensional) 
• Defeitos Planares: irregularidades que se estendem através de um plano 
atômico(bidimensional) 
• Defeitos Volumétricos: irregularidades que se estendem sobre um 
conjunto de átomos na estrutura ou no volume (tridimensional) 
 
 
9) O que são discordâncias e como elas interferem nas propriedades 
mecânicas dos metais? 
 
Discordância é um defeito ou irregularidade na estrutura cristalina na qual 
diversos átomos estão desalinhados e consequentemente formam uma 
distorção. A presença de deslocamentos influencia fortemente muitas das 
propriedades dos materiais. Existem dois tipos principais de deslocamento: de 
borda e em torção. Deslocamentos normalmente encontrados em materiais reais 
são misturados, o que significa que eles têm características de ambos. 
 
 
 
10) O processo de solidificação dos materiais cristalinos consiste na 
ordenação de seus átomos em um arranjo tridimensional, regular e 
repetitivo, denominado estrutura cristalina. Nesse sentido, a estrutura 
cristalina cúbica de face centrada é uma estrutura cristalina 
 
(a) cuja célula unitária possui um átomo em cada vértice, um átomo central 
em cada face e um fator de empacotamento atômico igual a 0,68. 
 
(b) cuja célula unitária possui um átomo em cada vértice, um átomo 
localizado no centro da célula e um fator de empacotamento igual a 0,74. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Defeito_cristalogr%C3%A1fico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina
 
 
(c) cuja célula unitária possui um oitavo de átomo em cada vértice, um 
átomo central em cada face, totalizando 4 átomos inteiros e um fator de 
empacotamento atômico igual a 0,74. 
 
 
11) Qual é o número de átomos inteiros por células unitárias em materiais 
com estrutura cristalina de cúbica de corpo centrado? 
 
a) 9; 
b) 4; 
c) 6; 
d) 1; 
e) 2. 
 
 
12) Qual/quais as diferenças entre precipitados coerentes e incoerentes? 
 
Precipitados coerentes, são dados onde as estruturas cristalinas da matriz e do 
precipitado são semelhantes, de modo que exista uma ligação de um pra um 
entre os reticulados da rede. 
Precipitados incoerentes, ocorre onde não há nada em comum entre as redes 
cristalinas do precipitado e da matriz. 
 
 
13) O que é contorno de grão, o que é contorno de macla e como são 
geradas? 
 
Contorno de grão é o limite entre os grãos, os grãos são formados a partir dos 
núcleos iniciais, que ao crescerem encontram outro núcleo que também 
cresceram, e então é criado um limite entre eles, que chamamos contorno de 
grãos. 
Contorno de Macla é um tipo especial de contorno de grãos em que existe uma 
simetria específica de espelho no reticulado. A macla ocorre em planos definidos 
da estrutura e em direções específicas. 
 
 
 
14) Qual a importância dos diagramas de fase e como são construídos? 
 
O diagrama de fases é um gráfico que permite definir em que estado físico uma 
substância se encontra num dado instante, conhecendo sua temperatura e 
pressão. 
Medidas feitas em laboratório são utilizadas para construir o diagrama de fases 
de uma determinada substância. 
O diagrama é dividido em três regiões, que representam o estado sólido, líquido 
e vapor. Os pontos das linhas que delimitam essas regiões indicam os valoresde temperatura e pressão que a substância pode estar em dois estados. 
 
 
Um diagrama de fases apresenta os seguintes elementos: 
• Curva de fusão: separa as áreas que correspondem aos estados sólido e 
líquido. 
• Curva de vaporização: separa as áreas que correspondem as fases líquida 
e vapor. 
• Curva de sublimação: separa as áreas que correspondem as fases sólida e 
vapor. 
• Ponto triplo: ponto de interseção das três curvas (fusão, vaporização e 
sublimação). Este ponto indica os valores de temperatura e pressão que a 
substância pode simultaneamente estar nos três estados. 
• Ponto crítico: indica a maior temperatura que a substância é vapor. A partir 
desse ponto não é mais possível diferenciar os estados líquido e vapor. Para 
temperaturas acima do ponto crítico a substância passa a ser um gás. 
 
 
 
15) Quais as diferenças entre os diagramas de fase e as curvas de 
resfriamento contínuo CCT/TTT? 
 
No diagrama de fases a analises das fases se da na condição de equilíbrio onde 
as características não mudam com o tempo, e tendem a permanecer nas 
condições que se encontram indefinidamente. 
Nas curvas tempo temperatura e transformação (TTT) é o digrama que se 
relaciona o tempo em uma temperatura constante onde ocorrem as diversas 
transformações nos aços no estado sólido. 
O diagrama de fase de transformação de resfriamento continuo(CCT), permitem 
identificar a cinética de transformação do diagrama TTT, porem com tempos e 
temperaturas distintas, são mais representativos das condições de resfriamento. 
 
 
 
16) O que é difusão atômica e qual sua importância nas soluções sólidas 
dos metais? Como devemos proceder para aumentar a difusão atômica em 
um material metálico? 
 
Difusão atômica é um fenômeno que ocorre no estado solido em etapas, ativado 
termicamente, através do transporte de matéria (energia e massa) pela 
movimentação dos átomos na estrutura cristalina. 
A difusão atômica em metais e ligas é particularmente importante pois a maioria 
das reações no estado sólido, que são fundamentos da metalurgia, envolve 
movimento atômico. 
Para ocorrer difusão atômica, a temperatura tem que estar acima do zero 
absoluto, e assim conforme a temperatura aumenta, as vibrações térmicas vão 
se tornando mais intensas e consequentemente aumentando a difusão. 
 
https://www.todamateria.com.br/fusao/
https://www.todamateria.com.br/vaporizacao/
https://www.todamateria.com.br/sublimacao/
 
 
17) Explique o que é a curva de repartição térmica e a importância da 
energia de soldagem em uma junta soldada? 
 
Repartição térmica é responsável pela máxima temperatura atingida em cada 
ponto, em função deste ponto ao centro do cordão de solda. Ela está associada 
basicamente pela extensão da zona afetada pelo calor. 
O aporte térmico na soldagem é quem governa as taxas de refinamento, e assim 
afeta a microestrutura do metal de solda e da ZTA. Uma mudança na 
microestrutura afeta diretamente as propriedades mecânicas da junta soldada. 
 
 
18) Qual a finalidade do pré aquecimento, pós aquecimento e temperatura 
de interpasse em uma junta soldada? 
 
O pré-aquecimento na junta soldada tem o objetivo de reduzir a taxa de 
resfriamento do metal de solda, além de evitar a formação de microestruturas 
prejudiciais. 
Pós-aquecimento, dentro deste contexto, significa o aquecimento da junta 
soldada imediatamente após a solda ter sido realizada, e tem a mesma função 
do pré-aquecimento mantém a temperatura da peça em um nível 
suficientemente elevado de tal maneira que a junta soldada resfrie lentamente. 
A temperatura de interpasse é a temperatura entre os passes na solda, o seu 
objetivo seria minimizar o risco de trincas a frio, impedir a deterioração das 
propriedades mecânicas, entre outra. 
 
 
19) Qual a importância do fluxo de calor em uma junta soldada por 
processo ao arco elétrico? O que difere o fluxo ser bi dimensional ou tri 
dimensional? 
 
O fluxo de calor durante a soldagem pode afetar as transformações de fase 
durante a soldagem e portanto, a microestrutura e as propriedades resultantes 
do metal de solda. Esse mesmo fluxo de calor é responsável por gerar tensões 
residuais e distorções. 
O fluxo de calor bidimensional ou tridimensional não depende da espessura da 
chapa, geometria da junta, tipo de metal base. No fluxo de de calor 
bidimensional, o escoamento do calor tende a escoar em duas direções, já no 
tridimensional o escoamento ocorre em três direções, e a tendencia é um 
resfriamento mais rápido. 
 
20) Descreva o que vc sabe sobre as reações químicas metal x escória e 
metal gás na poça de fusão de uma junta soldada? 
 
Metal x Escória: torna possível o aporte de elementos de liga provenientes do 
revestimento do eletrodo e do fluxo, tanto do arco submerso quanto dos arames 
tubulares, e também permitem a transferência de elementos desoxidantes para 
o metal de solda. 
Metal x Gás: Potencial de ionização 
 
 
 
O2 - 2º (dissociação), na dissociação ocorrem reações endotérmicas que 
absorvem a energia, pois a entalpia dos produtos é maior que dos ragentes. 
O – O+e (ionização), o potencial de ionização pode ser definido como a energia 
total em elétrons volts (eV). 
 
21) Como são geradas as tensões residuais de contração? Explique a 
analogia das 3 barras aquecidas? 
Tensões térmicas seriam aquelas geradas durante todo o ciclo térmico que 
passa cada região do material a ser soldado, tanto no aquecimento, quanto no 
resfriamento, a partir de e até a temperatura ambiente (um eventual pré-
aquecimento ou pós-aquecimento fariam parte do ciclo térmico). Devido à 
existência de regiões não aquecidas do material durante soldagem, que agem 
como restrição à dilatação e contração da região aquecida, tensões trativas ou 
compressivas são geradas, tanto na região aquecida (geradora), como na não 
aquecida (restritoras). Estas tensões térmicas ao final do ciclo térmico 
(temperatura ambiente) representam as tensões finais distribuídas na região 
aquecida e não aquecida. Passam, assim, ao final, a ser chamadas de tensões 
residuais (TR). 
 
 
A barra B é aquecida, enquanto a barra A e C permanecem em temperatura 
ambiente. A dilatação térmica restringida provoca tensões de compressão na 
barra B e de tração nas barras A e C. Durante o resfriamento, a barra B se contrai 
tendendo para um comprimento livre menor.