Lista de Exercícios - Diagrama de Fases

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Componente Curricular: Ciências e Tecnologia de Materiais (ECT2411) 
Professor: Jorge Carlos Pereira 
 
Aluno(a) ___________________________________________________ Turma: _____ Nota: ________ 
 
 
 
LISTA VIII - DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO Fe-C 
 
 
1. Por que razão o diagrama de equilíbrio Fe-C é substituído, em termos práticos, pelo diagrama 
metaestável de Fe-Fe3C? 
 
2. Por que é que o diagrama Fe-Fe3C é um diagrama metaestável, e não um verdadeiro diagrama de 
equilíbrio de fases? 
 
3. Distinga entre fase e microconstituinte. 
 
4. Defina ferrita α, austenita, cementita e perlita. 
 
5. Qual a distinção entre aços eutetóides, hipoeutetóides e os hipereutetóides? 
 
6. Em um aço hipoeutetóide, coexistem tanto ferrita eutetóide quanto a ferrita proeutetóide 
(primária). Explique a diferença entre elas. Qual a concentração de carbono em cada uma delas? 
 
7. Identifique e escreva as reações invariantes que ocorrem no diagrama de fases Fe-Fe3C, 
indicando a temperatura e composição química da liga. Identifique as transformações congruentes. 
 
8. Nas ligas ferrosas, distinga entre ferros, aços e ferros fundidos. 
 
9. Qual o microconstituinte que resulta da reação eutética no diagrama Fe-Fe3C? 
 
10. No diagrama Fe-Fe3C, para a composição de 3%p de C, determine: 
 a) As frações mássicas de austenita e cementita a 1000ºC. 
 b) As frações mássicas de ferrita α e cementita a 600 ºC. 
c) Faça a evolução microestrutural para um aço com composição hipereutetóide de 
 1,4 %p C , desde 1550 ºC (ponto a até e) evidenciando as fases as, composição química e 
 fração mássica das fases presentes. 
 
11. Um aço-carbono eutetóide (0,8% C) é resfriado lentamente de 750ºC até uma temperatura 
imediatamente abaixo de 723ºC (temperatura eutetóide). Admitindo que a austenita se transformou 
completamente em ferrita α e cementita (Fe3C). 
 a) Calcule a proporção em peso de ferrita eutetóide formada. 
 b) Calcule a proporção em peso de cementita eutetóide formada. 
 c) Qual a proporção de perlita formada? 
 d) Esboce a microestrutura que a liga a presenta, usando um campo circular de observação 
 do microscópio ótico . 
 
 
12. Um aço-carbono hipoeutetóide com 0,2%pC é resfriado lentamente desde a região austenítica 
até uma temperatura ligeiramente acima de 723ºC (temperatura eutetóide). Calcule: 
 a) A proporção em peso de austenita no aço. 
 b) A proporção em peso de ferrita proeutetóide formada. 
 
13. Um aço-carbono hipoeutetóide com 0,2%pC é resfriado lentamente desde 940ºC até uma 
temperatura imediatamente abaixo de 723ºC (temperatura eutetóide). Calcule: 
 a) A proporção em peso de ferrita proeutetóide presente no aço. 
 b) A proporção em peso de ferrita total no aço. 
 c) A proporção em peso de ferrita eutetóide no aço. 
 d) A proporção em peso de cementita eutetóide no aço. 
 e) A proporção em peso de perlita. 
 f) Qual a microestrutura que o aço apresenta à temperatura ambiente? 
 g) A composição química das fases. 
 
14. Um aço hipoeutetóide que foi resfriado lentamente desde a região austenítica até à temperatura 
ambiente contém 9,1% pond. de ferrita eutetóide. Admitindo que não há variação da estrutura 
durante o resfriamento, desde uma temperatura imediatamente abaixo da temperatura eutetóide, 
qual o teor de carbono do aço? 
 
15. Um aço-carbono hipereutetóide 0,9 %p C é resfriado lentamente desde a região austenítica até 
uma temperatura ligeiramente acima de 723ºC (temperatura eutetóide). Calcule: 
 a) A fração mássica de austenita no aço. 
 b) A fração mássica de cementita proeutetóide formada. 
 
16. Um aço-carbono hipereutétóide 1090 é resfriado lentamente desde 940ºC até uma temperatura 
imediatamente abaixo de 723ºC (temperatura eutetóide). 
 a) A fração mássica de cementita proeutetóide no aço. 
 b) A fração mássica total de cementita no aço. 
 c) A fração mássica de cementita eutetóide no aço. 
 d) A fração mássica de ferrita eutetóide no aço. 
 e) A fração mássica de perlita. 
 f) Fazer a evolução microestrutural do aço desde a fase líquida (1550°C) até 400°C. 
 g) A composição química das fases presentes a 400ºC. 
 
17. Um aço-carbono 0,40%p C é resfriado lentamente desde a região austenítica até uma 
temperatura ligeiramente acima de 723ºC (temperatura eutetóide). Calcule: 
 a) A proporção em peso de austenita no aço. 
 b) A proporção em peso de ferrita proeutetóide formada. 
 
18. Um aço-carbono 1040 é resfriado lentamente desde 940ºC até uma temperatura imediatamente 
abaixo de 723ºC (temperatura eutetóide). Calcule: 
 a) A proporção em peso de ferrita proeutetóide presente no aço. 
 b) A proporção em peso de ferrita total no aço. 
 c) A proporção em peso de ferrita eutetóide no aço. 
 d) A proporção em peso de cementita eutetóide no aço. 
 e) A proporção em peso de perlita. 
 f) Qual a microestrutura que o aço apresenta à temperatura ambiente? 
 g) Qual a composição química das fases presentes? 
 h) Tendo em conta o teor de carbono, que tipo de aço se forma? 
 
 
19. Um aço-carbono com 1,2%pC é resfriado lentamente desde a região austenítica até uma 
temperatura ligeiramente acima de 723ºC (temperatura eutetóide). Calcule: 
 a) A fração mássica de austenita no aço. 
 b) A fração mássica de cementita proeutetóide formada. 
 
20. Um aço-carbono com 1,2%pC é resfriado lentamente desde 940ºC até uma temperatura 
imediatamente abaixo de 723ºC (temperatura eutetóide). 
 a) A fração mássica de cementita proeutetóide no aço. 
 b) A fração mássica total de cementita no aço. 
 c) A fração mássica de cementita eutetóide no aço. 
 d) A fração mássica de ferrita eutetóide no aço. 
 e) A fração mássica de perlita. 
 f) Qual a microestrutura que o aço apresenta à temperatura ambiente? 
 g) Qual a composição química das fases presentes? 
 h) Tendo em conta o teor de carbono, que tipo de aço se forma? 
 
 
 21. A microestrutura de um aço-carbono contém 9% de Fe3C e 91% de ferrita α a 500ºC. Qual é o 
teor de carbono no aço? Como classifica o aço, hipoeutetóide ou hipereutétóide? 
 
22. A microestrutura de um aço-carbono contém 33% de ferrita proeutetóide e 67% de perlita a 
700ºC. Qual é o teor de carbono no aço? É um aço hipoeutetóide ou hipereutétóide? 
 
23. Qual a concentração de carbono em uma liga ferro-carbono para a qual a fração de ferrita total é 
de 0,94. 
 
24. Qual é a fase proeutetóide para uma liga ferro-carbono em que as frações mássicas de ferrita 
total e de cementita total são de 0,92 e 0,08, respectivamente. Justifique. 
 
25. Considere 1,0kg de austenita contendo 1,15%pC, a qual é resfriada até abaixo dos 723ºC. 
 a) Qual é a fase proeutetóide? 
 b) Quantos quilogramas de cementita e de ferrita se formam? 
 c) Quantos quilogramas da fase proeutetóide e de perlita se formam? 
 d) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante. 
 
26. Considere 2,5kg de austenita contendo 0,65%pC, a qual é resfriada até abaixo dos 723ºC. 
 a) Qual é a fase proeutetóide? 
 b) Quantos quilogramas de cementita e de ferrita se formam? 
 c) Quantos quilogramas da fase proeutetóide e de perlita se formam? 
 d) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante. 
 
27. Calcule as frações mássicas de ferrita proeutetóide e de perlita que se formam em um aço com 
um teor de 0,25%pC. 
 
28. A microestrutura de um aço-carbono consiste em ferrita proeutetóide e perlita sendo que as suas 
frações mássicas destes dois microconstituintes são de 0,286 e 0,714 , respectivamente. Determine a 
concentração de carbono no aço. 
 
29. As frações mássicas de ferrita total e de cementita total em um aço-carbono são de 0,88 e 0,12 , 
respectivamente. Como classifica o aço, hipoeutetóide ou hipereutetóide? Justifique. 
 
 
30. Calcule a fração mássica máxima de cementita proeutetóide que é possível formar para um aço-
carbono hipereutetóide. 
 
31. É possível haver uma liga ferro-carbono para a qual as frações mássicas de ferrita total e de 
cementita proeutetóide sejam 0,846 e 0,049 , respectivamente? Justifique. 
 
32. É possível haver uma ligaferro-carbono para a qual as frações mássicas de cementita total e de 
perlita sejam 0,039 e 0,417 , respectivamente? Justifique. 
 
33. Calcule a fração mássica de ferrita eutetóide em um aço que contém 0,43%pC. 
 
34. A fração mássica de cementita eutetóide em uma liga ferro-carbono é de 0,104. Como base 
nesta informação é possível determinar a composição da liga? Se isso for possível, qual é a sua 
composição? Justifique. 
 
35. A fração mássica de ferrita eutetóide em uma liga ferro-carbono é de 0,82. Como base nesta 
informação é possível determinar a composição da liga? Se isso for possível, qual é a sua 
composição? Justifique. 
 
36.Um aço-carbono contém 92% ponderal de ferrita e 8% ponderal de cementita. Qual o teor médio 
de carbono neste aço? R: 0,55% 
 
37. Um aço-carbono contém 42,8% ponderal de ferrita proeutetóide. Qual o teor médio de carbono 
neste aço? R: 0,424% 
 
38. Um aço-carbono contém 6,6% ponderal de ferrita eutetóide. Qual o teor médio de carbono no 
neste aço? R: 0,077% 
 
39. Um aço-carbono com 1,05%p C é resfriado lentamente desde aproximadamente 900ºC até uma 
temperatura ligeiramente inferior da temperatura eutetóide (723ºC). Calcule: 
 a) A proporção em peso de cementita proeutetóide presente no aço. R= 4,25% 
 b) A proporção em peso de cementita eutetóide no aço. R= 11,2% 
 c) A proporção em peso da ferrita eutetóide no aço. R= 84,5% 
 d) A proporção em peso da perlita no aço. 
 
40. Um aço-carbono hipoeutetóide 1070 é resfriado lentamente desde aproximadamente 950ºC até 
uma ligeiramente inferior da temperatura eutetóide (723ºC). Calcule: 
 a) A proporção em peso ferrita proeutetóide presente no aço. R= 12,8% 
 b) A proporção em peso de ferrita eutetóide no aço. R= 77,0% 
 c) A proporção em peso da cementita eutetóide no aço. R= 10,2% 
 d) A proporção em peso da perlita no aço. 
 
41. O que são ferros fundidos? Quais são os quatro tipos básicos de ferros fundidos? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figuras: 
 
Diagrama de fase: Fe-Fe3C 
 
 
 
 
723ºC 
 0,8