Tratamentos Térmicos Curso: Engenharia Mecânica Professor: Manuel Houmard ‐ [email protected] Departamento de Engenharia de Materiais e Construção – UFMG
Lista de exercícios (Sistema Fe‐C)
Capitulo 9 do Callister (quinta edição)
4) Explique sucintamente por que uma fase proeutetóide se forma ao longo dos contornos de grãos da austenita.
5) (a) Qual é a distinção entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides?
(b) Em um aço hipoeutetóide, existem tanto a ferrita eutetóide como a ferrita proeutetóide. Explique a diferença entre elas. Qual será a concentração de carbono em cada uma?
6) Considere 1kg de austenita contendo 1,15%p C, resfriada até abaixo de 727°C (1341°F).
(a) Qual é a fase proeutetóide? (b) Quantos quilogramas se formam de cementita e de ferrita total? (c) Quantos quilogramas se formam da fase proeutetóide e de perlita? (d) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante.
7) Calcule as frações mássicas de ferrita proeutetóide e de perlita que se
forma em uma liga ferro‐carbono que contém 0,25%p C.
8) Uma liga de aço contém 97,5%p Fe, 2,0%p Mo, e 0,5%p C. (a) Qual é a temperatura eutetóide dessa liga? (b) Qual é a composição eutetóide? (c) Qual é a fase proeutetóide? Suponha que não existam alterações nas posições das outras fronteiras entre fases devido à adição do Mo.
9) Calcule a fração mássica máxima de cementita proeutetóide possível para uma liga ferro‐carbono hipereutetóide.
10) As frações mássicas de ferrita total e cementita total em uma liga ferro‐carbono são de 0,88 e 0,12, respectivamente. Informar se essa é uma liga hipoeutetóide ou hipereutetóide. Por quê?
11) Qual é a concentração de carbono em uma liga ferro‐carbono para a qual a fração de ferrita total é de 0,94?
12) Calcule as frações mássicas de ferrita e cementita na perlita.
13) Qual é a diferença entre uma fase e um microconstituinte?
14) Qual é a fase proeutetóide para uma liga ferro‐carbono na qual as frações
mássicas de ferrita total e cementita total são de 0,92 e 0,08, respectivamente? Por quê?
15) Considere 2,5 kg de austenita contendo 0,65%p C, resfriada até abaixo de 727°C (1341°F).
(a) Qual é a fase proeutetóide? (b) Quantos quilogramas se formam de cementita e de ferrita total? (c) Quantos quilogramas se formam da fase proeutetóide e de perlita? (d) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante.
16) A microestrutura de uma liga ferro‐carbono consiste em ferrita proeutetóide e perlita; as frações mássicas dessas duas microestruturas são de 0,286 e 0,714, respectivamente. Determine a concentração de carbono nessa liga.
17) A microestrutura de uma liga ferro‐carbono consiste em ferrita
proeutetóide e perlita; as frações mássicas desses microconstituintes são de 0,20 e 0,80, respectivamente. Determine a concentração de carbono nessa liga.
18) Considere 2 kg de uma liga com 99,6%p Fe‐0,4%p C que é resfriada a uma
temperatura imediatamente abaixo da eutetóide. (a) Quantos quilogramas de ferrita proeutetóide se formam? (b) Quantos quilogramas de ferrita eutetóide se formam? (c) Quantos quilogramas de cementita se formam?
19) Calcule a fração mássica máxima de cementita proeutetóide possível para uma liga ferro‐carbono hipereutetóide.
20) É possível a existência de uma liga ferro‐carbono para a qual as frações mássicas de ferrita total e cementita proeutetóide sejam de 0,846 e 0,049, respectivamente? Por que ou porque não?
21) É possível a existência de uma liga ferro‐carbono para a qual as frações
mássicas de cementita total e perlita sejam de 0,039 e 0,417, respectivamente? Por que ou porque não?
22) Calcule a fração mássica de ferrita eutetóide em uma liga ferro‐carbono
que contém 0,43%p C.
23) A fração mássica de cementita eutetóide em uma liga ferro‐carbono é de 0,104. Com base nessa informação, é possível determinar a composição da liga? Caso isso seja possível, qual é a sua composição? Caso isso não seja possível, explique o porquê.
24) A fração mássica de ferrita eutetóide em uma liga ferro‐carbono é de 0,82.
Com base nessa informação, é possível determinar a composição da liga? Caso isso seja possível, qual é a sua composição? Caso isso não seja possível, explique o porquê.
25) Para uma liga ferro‐carbono de composição 5%p C‐95%p Fe, faça os esboços esquemáticos da microestrutura que seria observada para condições de resfriamento muito lento às seguintes temperaturas: 1175°C (2150°F), 1 145°C (2095°F) e 700°C (1290°F). Identifique as fases e indique as suas composições (aproximadas).
26) Com frequência, as propriedades de ligas multifásicas podem ser aproximadas pela relação: E(liga) = EaVa+ EbVb onde E representa uma propriedade específica (módulo de elasticidade, dureza etc.) e V representa a fração volumétrica. Os índices subscritos a e b representam as fases ou microconstituintes existentes. Empregue a relação acima para determinar a dureza Brinell aproximada de uma liga com composição de 99,80%p Fe‐0,20%p C. Suponha durezas Brinell de 80 e 280 para a ferrita e a perlita, respectivamente, e que as frações volumétricas podem ser aproximadas pelas frações mássicas.
27) Uma liga de aço contém 97,5%p Fe, 2,0%p Mo, e 0,5%p C. (a) Qual é a temperatura eutetóide dessa liga? (b) Qual é a composição eutetóide? (c) Qual é a fase proeutetóide? Suponha que não existam alterações nas posições das outras fronteiras entre fases devido à adição do Mo.
28) Sabe‐se que uma liga de aço contém 93,8%p Fe, 6,0%p Ni, e 0,2%p C. (a) Qual é a temperatura eutetóide aproximada dessa liga? (b) Qual é a fase proeutetóide quando essa liga é resfriada até uma temperatura imediatamente abaixo da eutetóide? (c) Calcule as quantidades relativas da fase proeutetóide e perlita. Suponha que não existam alterações nas posições das outras fronteiras entre fases devido à adição do Ni.
Capitulo 12 do Callister (quinta edição)
29) (a) Liste as quatro classificações dos aços. (b) Para cada uma dessas classificações, descreva sucintamente as suas propriedades e aplicações típicas.
30) (a) Cite três razões devido às quais as ligas ferrosas são usadas tão
amplamente, (b) Cite três características das ligas ferrosas que limitam a sua utilização.
31) Explique sucintamente por que os aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos não podem ser tratados termicamente.
32) Qual é a função dos elementos de liga nos aços‐ferramenta?
33) Calcule a porcentagem volumétrica da grafita VGr em um ferro fundido com 3,5%p C, supondo que todo o carbono existe como a fase grafita. Suponha densidades de 7,9 e 2,3 g/cm3 para a ferrita e a grafita, respectivamente.
34) Com base na microestrutura, explique sucintamente por que o ferro cinzento é frágil e fraco quando submetido à tração.
35) Compare os ferros fundidos cinzento e maleável em relação à (a) composição e tratamento térmico, (b) microestrutura, e (c) características mecânicas.
36) Compare os ferros fundidos branco e nodular em relação a (a) composição e tratamento térmico, (b) microestrutura e (c) características mecânicas.
37) Dizer se é possível produzir ferro fundido maleável em peças que
possuem grandes dimensões de seção reta. Por que ou por que não?