PORTFÓLIO CIENCIA DOS MATERIAIS - Desafio 1, 2, 3

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ENGENHARIA CIVIL – 9° SEMESTRE 
IVANETE GALTER – RA 540802018 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PORTFÓLIO DE DESAFIOS 
RESOLUÇÃO DOS DESAFIOS 1, 2 E 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curitiba 
2021 
 
 
 
 
IVANETE GALTER – RA 540802018 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PORTFÓLIO DE DESAFIOS 
RESOLUÇÃO DESAFIOS 1, 2 E 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil 
do Centro Universitário ENIAC para a disciplina de 
Ciência dos materiais. 
 
Profª Maria Cristina Tagliari Diniz 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curitiba 
2021 
 
 
 
 
Desafio 1 - Estrutura Cristalina e Amorfa dos Materiais 
Utilizando o conceito de densidade volumétrica, calcule o valor teórico da 
densidade do cobre em megagramas por metro cúbico. 
Sabendo que o cobre tem estrutura cristalina cúbica de face centrada, em que 
seus tomos são esferas rígidas que se tocam ao longo das diagonais das faces 
da célula unitária CFC, raio atômico de 0,1278 nm e massa atômica de 63,54 
g/mol, apresente os cálculos para obtenção do resultado e justifique sua 
resposta. 
RESPOSTA 
Na célula unitária CFC, existem quatro átomos/célula unitária. Cada átomo de 
cobre tem a massa de (63,54 g/mol)(6,02x10 23 átomos/mol). Assim, a massa m 
dos átomos de Cu na célula unitária CFC é: 
 
 
No problema, a densidade obtida para o cobre foi no valor 8,98 Mg/m 3 (8,98 g/cm 3 ). 
O valor experimental da tabela para a densidade do cobre é 8,96 Mg/m 3 (8,96 g/cm 3 ). 
O valor ligeiramente mais baixo da densidade experimental pode ser atribuído à 
ausência de átomos em algumas posições atômicas (lacunas), a defeitos lineares e ao 
desajustamento dos átomos em limites de grão (fronteiras entre grãos). Estes defeitos 
cristalinos serão abordados nas próximas aulas. Outra causa da discrepância pode ser 
devida ao fato de os átomos não serem esferas perfeitas 
 
https://sagahcm.sagah.com.br/sagahcm/sagah_ua_dinamica/27679466
 
Desafio 2 - Difusão 
Em algumas aplicações industriais, nas quais ocorre o deslizamento de duas 
superfícies metálicas, além da lubrificação adequada, é necessário que essas 
superfícies apresentem alta dureza. Em um processo de usinagem, por exemplo, 
trabalha-se com ligas de aço relativamente macias para redução dos tempos de 
processo. 
Nesse caso, é necessário tratar a superfície da peça de forma que ela atinja a 
dureza necessária, por meio de processo chamado de cementação, em que a 
peça será exposta a uma atmosfera rica em carbono, geralmente em gás 
metano ou GLP. 
Sabendo disso, você, engenheiro de produção, deverá calcular o tempo 
necessário para a transformação do carbono, em uma liga de aço com 
concentração uniforme de carbono, 0,25% em peso. A temperatura do forno 
utilizado na cementação é de 950 ºC e a concentração de carbono na sua 
superfície da peça é mantida em 1,20% em peso. 
Assumindo que a peça tem dimensões de uma placa semi-infinita e que o 
coeficiente de difusão do carbono no ferro é de 1,6 x 10-11m2/s, calcule o tempo 
necessário para que a concentração de carbono a 0,6 mm abaixo da superfície 
torne-se igual a 0,7% em peso. Considere a tabela da função erro a seguir: 
 
 
 
RESPOSTA 
 
O tempo necessário será de 06h25 ou em 22500 segundos. 
 
Desafio 3 – Diagrama de fases 
A solda de estanho é uma solda comum à base de estanho e chumbo e que 
pode conter pequenas quantidades de outros elementos, como prata e 
antimônio. 
É importante destacar que uma solda 70/30 contém 70% de estanho e 30% de 
chumbo. Essas soldas normalmente são usadas nas proporções 70/30, 60/40, 
50/50 e 40/60, apresentando um baixo ponto de fusão, que é a temperatura em 
que existe a passagem do estado sólido para o líquido. 
Imagine que você é um dos engenheiros de uma metalúrgica e precisa saber 
exatamente o que vai acontecer com a liga de estanho-chumbo a uma 
temperatura de 300 °C. 
 
Dessa forma, tendo em mãos o diagrama Pb-Sn, você deverá analisar as fases, 
a proporção e a composição para uma liga com 10% de Sn a uma temperatura 
de 300°C. 
RESPOSTA 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 
Através do estudo da disciplina e do conhecimento sobre os materiais 
químicos e suas composições e as possíveis alterações que podem sofrer 
através de processos como, por exemplo, a temperatura, este trabalho veio a 
complementar ainda mais para o aprendizado sobre os materiais utilizados na 
construção civil, assim como a importância do engenheiro ter conhecimento 
sobre a qualidade, quantidade e durabilidade existentes na composição dos 
produtos utilizados na construção. Outro ponto importante a destacar é sobre os 
cálculos necessários para se estimar as possíveis mudanças que determinado 
material poderá sofrer e assim analisar os riscos e benefícios que terá com a sua 
utilização, evitando dessa forma possíveis transtornos imediatos e problemas 
futuros.