Portfólio Ciencia dos Materiais Rubem Nero

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ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO - M1CI2 
 
RUBEM NERO GOMES XAVIER - 238312021 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESOLUÇÃO DOS DESAFIOS 01, 02 E 03 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Guarulhos 
2021 
 
 
 
 
 
 
RUBEM NERO GOMES XAVIER 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESOLUÇÃO DOS DESAFIOS 01, 02 E 03 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado ao Curso Engenharia de Controle 
e Automação do Centro Universitário ENIAC para a 
disciplina de Ciência dos Materiais. 
 
Prof. Thiago Alexandre 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guarulhos 
2021 
 
 
 
Respostas 
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Assunto 01: 
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. 
 
Resolução: 
A definição do valor da densidade teórica é dada por: 
 
 
 
 
Sendo: 
 - Número de átomos por célula unitária. 
 - Massa Atômica, sendo igual a 63,54 
 - Volume da célula unitária. 
 - número de Avogrado, sendo igual a 6,02x10²³. 
 
Estrutura CFC possui 4 átomos por célula unitária, sendo assim a massa (m) 
de cobre na célula de CFC é dada por: 
 
 
 
 
 
 
 
 
O volume da célula unitária do cobre é dado por: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Assim a densidade teórica, será dada por: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Assunto 02: 
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: 
 
 
 
 
Resolução: 
Dados: 
Co = 0,25% 
Cs = 1,20% 
Cx = 0,7% 
t = 950ºC 
D = 1,6 x 10-11m2/s 
x = 0,6mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sendo z = 0,5, temos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Elevando a segunda potência toda a equação, temos que: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Transformando em horas, temos que: 
 
 
 
 
 
 
 
Assunto 03: 
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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resolução: 
 
- Estado Sólido: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Estado Líquido: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Assim, as fases sólida e líquida da composição equivalerão à 66,7% e 
33,3%, respectivamente.