FUNDAÇÃO EDSON QUEIROZ UNIVERSIDADE DE FORTALEZA Centro de Ciências Tecnológicas - CCT Curso de Engenharia Mecânica Materiais de Construção Mecânica II
LISTA DE EXERCÍCIOS Diagrama TTT e TRC 1ª. Questão Citar sucintamente as diferenças entre a perlita, a bainita e a cementita globulizada em relação às suas microestruturas e propriedades mecânicas.
2ª. Questão Qual é a força motriz para a formação da cementita globulizada? 3ª. Questão Supor que um aço com composição eutetóide seja resfriado desde 760°C (1400°F) até a temperatura de 550°C (1020°F) em menos de o,5s, e que então ele seja mantido nessa temperatura. a) Quanto tempo de 550°C será necessário para que a reação de transformação da austenita em perlita atinja 50% da sua transformação? E para atingir 100% da conclusão. b) Estime a dureza da liga que se transformou completamente em perlita.
4ª. Questão Fazer uma cópia do diagrama de transformação isotérmica par a uma liga ferro-carbono com composição eutetóide (figura 11.23) e então esboçar e identificar nesse diagrama as trajetórias tempotemperatura utilizadas para produzir as seguintes microestruturas: a) 100% perlita grosseira b) 40% martensita e 50% austenita c) 50% perlita grosseira, 25% bainita e 25% martensita.
5ª. Questão Usando o diagrama de transformação isotérmica para uma liga de aço contendo 1,13%pC (figura 10.39), determinar a microestrutura final (em termos somente dos microconstituintes presentes) de uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, considerar que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 920°C (1690°F) e que ela foi mantida nessa temperatura durante tempo suficiente para que fosse atin gida uma estrutura austenítica completa e homogênea. (a) Resfriamento rápido até 250°C (480°F), manutenção nessa temperatura durante 103 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (b) Resfriamento rápido até 775°C (1430°F), manutenção nessa temperatura durante 500 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (c) Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção nessa temperatura durante 500 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (d) Resfriamento rápido até 700°C (1290°F), manutenção nessa temperatura durante 105 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (e) Resfriamento rápido até 650°C (1200°F), manutenção nessa temperatura durante 25 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (f) Resfriamento rápido até 350°C (660°F), manutenção nessa temperatura durante 300 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (g) Resfriamento rápido até 675°C (1250°F), manutenção nessa temperatura durante 7 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (h) Resfriamento rápido até 600°C (1110°F), manutenção nessa temperatura durante 7 s, resfriamento rápido até 450°C (840°F), manutenção nessa temperatura durante 4 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente.
6ª. Questão Para as partes (a), (c), (d), (f) e (h) da 5ª.Questão, determinar as porcentagens aproximadas dos microconstituintes que foram formados. Prova Petrobrás (UNB-CESPE, aplicado 28/2/2004) 7ª. Questão Em cada um dos itens a seguir, é feita uma consideração acerca de metalurgia física, seguida de assertiva a ser julgada 54. Os cristais de ferro gama (Fe ) são do tipo CFC e apresentam fator de empacotamento atômico (FEA=0,74) superior em relação aos de ferro alfa (Fe ), que são cúbicos de corpo centrado (CCC, FEA=0,68). Nesse caso, no diagrama de fases ferro-carbono (Fe-C) a solubilidade do carbono na ferrita (Fe + C) é bem maior que na austenita (Fe + C), já que na solução sólida intersticial ferrita há mais espaços vazios para alojar os átomos de carbono. 60. No diagrama ferro-carbono (Fe-C) há vários pontos importantes, um deles corresponde à microestrutura conhecida como perlita, a qual possui em sua composição cerca de 0,8%C, em peso. Nesse caso, o ponto associado à perlita também coincide com o ponto eutetóide do diagrama Fe-C. 64. No diagrama ferro-carbono (Fe-C), há uma região correspondente à solução sólida intersticial de C no ferro delta (Fe ). Com relação a esta região, a fase constituída por Fe e C tem relevância tecnológica por ser de importância na caracterização microestrutural dos açoscarbonos. Prova Petrobrás (UNB-CESPE, aplicado 30/9/2001) 8ª. Questão As fases presentes nas ligas ferro-carbono resfriadas muito lentamente, nas várias temperaturas e teores de carbono de até 6,67% são representadas por meio de um diagrama de fases FeFe3C. Com relação às fases normalmente mostradas nesse diagrama, julgue as definições contidas nos itens abaixo. 1. Ferrita: solução sólida intersticial de carbono em ferro CCC, com solubilidade máxima de carbono ocorrendo a 723°C. 2. Austenita: solução sólida intersticial de carbono em ferro CFC, com solubilidade máxima de carbono 723°C igual a 0,8%C.
3. Cementita (Fe3C): composto intermetálico, com aproximadamente 93,33% de ferro e 6,67%C, de maior dureza e fragilidade. 4. Ferrita: solução sólida intersticial de carbono em ferro CFC, com solubilidade máxima de carbono de 0,09% a 1,465°C. 5. Perlita: agregado mecânico de ferrita mais cementita, com cerca de 88% de ferrita e 12% de Fe3C. Prova Petrobrás (CESGRANRIO 2012) 9ª. Questão O diagrama Fe-C metaestável é constituído das seguintes fases na região de importância tecnológica: líquido, austenita, ferrita alfa, ferrita delta e cementita. Essas fases sofrem diversas transformações em função da temperatura, sabendo-se que, durante o (A) resfriamento, o líquido eutético se transforma em ferrita e perlita. (B) resfriamento, o líquido eutético se transforma em ferrita e austenita. (C) resfriamento, a austenita eutetóide se transforma em ferrita e cementita. (D) aquecimento, a ferrita e a austenita se transformam em líquido eutético. (E) aquecimento, a ferrita peritetóide se transforma em austenita e líquido.
10ª. Questão Um aço hipereutetóide é aquecido na região da fase austenita e resfriado ao ar. Que microestrutura será observada no microscópio óptico após preparação metalográfica? (A) cementita pró-eutetóide e perlita. (B) cementita e perlita pró-eutetóide. (C) austenita e cementita. (D) ferrita e perlita pró-eutetóide. (E) ferrita pró-eutetóide e perlita.
11ª. Questão As curvas TTT de um aço descrevem a decomposição da austenita em diversas microestruturas quando um aço é resfriado rapidamente da região austenita para a temperatura em que será mantido por um tempo prefixado (tratamento isotérmico). Elas indicam a quantidade de uma determinada fase formada pela decomposição da austenita. Essas curvas normalmente apresentam a forma da letra C como resultado das interações termodinâmicas e cinéticas. A forma da curva C de uma curva TTT ocorre porque, em temperaturas muito baixas, a força motriz para a transformação é muito (A) elevada, e a difusão do carbono é muito elevada (B) elevada, mas a difusão do carbono é muito baixa (C) baixa, e a difusão do carbono é muito elevada. (D) baixa, mas a difusão do carbono é muito elevada. (E) baixa, e a difusão do carbono é muito baixa.
12ª. Questão Considere as afirmativas abaixo sobre a transformação martensítica em aço. I – a transformação martensítica é uma transformação anisotérmica que ocorre abaixo de uma temperatura crítica. II – Durante a transformação martensítica, a concentração de carbono da ferrita não muda. III – Durante a transformação martensítica, a concentração de carbono da austenita não muda. IV – A transformação martensítica ocorre sem difusão de longo alcance. Está correto APENAS o que se afirma em (A) I e II (B) II e III (C) III e IV (D) I, II e IV (E) I, III e IV
13ª. Questão Uma determinada liga metálica foi submetida a tratamento térmico de recri stalização, após trabalho a frio. A figura abaixo apresenta uma correspondência entre a microestrutura e a variação da resistência à tração e da ductilidade dessa liga metálica (determinadas à temperatura ambiente), em função da temperatura de tratamento térmico a que a liga metálica foi submetida.
Qual a opção verdadeira? A) A curva A corresponde à ductilidade e a curva B corresponde à resistência à tração e a relação com a microestrutura está coerente. B) Não é possível fazer essa correspondência entre a microestrutura e a variação resistência à tração e da ductilidade de uma liga metálica em função do tratamento térmico de recristalização. C) A curva A corresponde à resistência à tração e a curva B corresponde à ductilidade da liga metálica e a relação com a microestrutura está coerente. D) A curva A corresponde à resistência à tração e a curva B corresponde à ductilidade da liga metálica, mas a relação com a microestrutura não está coerente. E) A curva A corresponde à ductilidade e a curva B corresponde à resistência à tração, mas a relação com a microestrutura não está coerente.
14ª. Questão A transformação de fase martensítica (A) ocorre, apenas, nos aços, sendo atérmica e adifusional. (B) endurece igualmente qualquer tipo de aço. (C) difunde o carbono no aço, endurecendo-o. (D) forma uma fase do equilíbrio, dura, no diagrama de equilíbrio de fases Ferro-Carbono. (E) não é exclusiva dos aços, sendo atérmica e adifusional.
15ª. Questão Fazer uma cópia do diagrama de transformação isotérmica para uma liga ferro-carbono com composição eutetóide (figura 11.22) e então esboçar e identificar nesse diagrama as trajetórias tempo-temperatura utilizadas para produzir as seguintes microestruturas: (a) 100% perlita grosseira (b) 50% martensita e 50% austenita (c) 50% perlita grosseira, 25% bainita e 25% martensita.
16ª. Questão Usando o diagrama de transformação isotérmica para uma liga ferro-carbono com composição eutetóide (figura 11.22), especificar a natureza da microestrutura final (em termos somente dos microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, considerar que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 760°C (1400°F) e que ela foi mantida nessa temperatura durante tempo suficiente para que fosse atingida uma estrutura austenítica completa e homogênea. (a) Resfriamento rápido até 700°C (1290°F), manutenção nessa temperatura durante 10 4 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (b) Reaquecimento da amostra na parte (a) até 700°C (1290°F) e manutenção nessa temperatura durante 20h. (c) Resfriamento rápido até 600°C (1110°F), manutenção nessa temperatura durante 4 s, resfriamento rápido até 450°C (840°F), manutenção nessa temperatura durantes 10s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente.
(d) Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção nessa temperatura durante 2 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (e) Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção nessa temperatura durante 20 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (f) Resfriamento rápido até 400°C (750°F), manutenção nessa temperatura durante 200 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (g) Resfriamento rápido até 575°C (1065°F), manutenção nessa temperatura durante 20 s, resfriamento rápido até 350°C (660°F), manutenção nessa temperatura durante 100 s, e então resfriamento rápido (têmpera) até a temperatura ambiente. (h) Resfriamento rápido até 250°C (480°F), manutenção nessa temperatura durante 100 s, e então resfriamento rápido (têmpera) em água até a temperatura ambiente. Reaquecimento até 315°C (600°F) e manutenção nessa temperatura durante 1 h, seguido pelo resfriamento lento até a temperatura ambiente.
17ª. Questão Citar os produtos estruturais de amostras de ligas ferro-c arbono com composição eutetóide (0,76%pC) que são, em primeiro lugar, completamente transformadas em austenita e então resfriadas até a temperatura ambiente, de acordo com as seguintes ta xas de resfriamento: (a) 200°C/s, (b) 100°C/s, e (c)20°C/s
18ª. Questão A figura 10.40 mostra o diagrama de transformação por resfriamento contínuo para uma liga ferro-carbono contendo 0,35%pC. Fazer uma cópia dessa figura e então esboçar e identificar as curvas de resfriamento contínuo utilizadas para produzir as seguintes microestruturas: (a) Perlita fina e ferrita proeutetóide (b) Martensita (c) Martensita e ferrita proeutetóide (d) Perlita grosseira e ferrita proeutetóide (e) Martensita, perlita fina e ferrita proeutetóide
19ª. Questão Citar duas diferenças importantes entre os diagramas de transformação por resfriamento contínuo para os aços simples carbono e os aços-liga.
20ª. Questão Explicar suscintamente por que não exite uma região de transformação da bainita no diagrama de transformação por resfriamento contínuo para uma liga ferro-carbono com composição eutetóide
21ª. Questão Citar os produtos microestruturais de amostras de aço-l iga 4340 que são em primeiro lugar completamente transformadas em austenita, e então resfri adas até a temperatura ambiente de acordo com as seguintes taxas de resfriamento: (a) 10°C/s, (b) 1°C/s, (c) 0,1°C/s, e (d) 0,01°C/s
22ª. Questão
A curva CCT é empregada para escolher a taxa de resfriamento apropriada para causar a formação de uma microestrutura específica de um aço. Um aço SAE 1541 precisa ser resfriado numa velocidade apropriada para formar uma microestrutura que consiste em 45% de ferrita pró-eutetoide, 15% ferrita
bainítica e o restante perlita. O diagrama CCT desse aço está apresentado acima, juntamente com várias curvas de resfriamento que podem ser obtidas faci lmente numa oficina de tratamento térmico. Que curva deverá gerar a microestrutura mais próxima do aço proposto? (A) 1000 °C/min (B) 500 °C/min (C) 300 °C/min (D) 140 °C/min (E) 28 °C/min
23ª. Questão A figura abaixo apresenta simplificadamente o diagrama de transformação por resfriamento contínuo para um aço carbono comum com 0,76% C. Nesse diagrama, estão indicadas, em tracejado, duas curvas de resfriamento contínuo, as curvas I e II. A curva I corresponde a uma taxa de resfriamento de 140°C/s, e a curva II corresponde a uma taxa de resfriamento de 35°C/s.
Considere duas pequenas amostras de material, cada uma dessas submetida a um tratamento térmico distinto. A microestrutura final de cada pequena amostra de material será composta exclusivamente por martensita para taxas de resfriamento maiores que a da curva (A) I e composta exclusivamente por perlita para taxas de resfriamento menores que a da curva I. (B) I e composta exclusivamente por perlita para taxas de resfriamento menores que a da curva II. (C) I e composta exclusivamente por bainita para taxas de resfriamento menores que a da curva II. (D) II e composta exclusivamente por perlita para taxas de resfriamento menores que a da curva II. (E) II e composta exclusivamente por bainita para ta xas de resfriamento menores que a da curva II.
24ª. Questão Suponha que, acidentalmente, você apagou a identificação de 3 amostras de aço-carbono, SAE1030, SAE1045 e SAE1080. Para separá-los, você irá utilizar seus conhecimentos de metalurgia, por meio da análise metalográfica, do tratamento térmico e utilizando o diagrama de fases Fe-Fe3C fornecido. Após realizar tratamento térmico de austenitização a uma mesma temperatura e mesmo período de tempo em todas as amostras e deixá-las resfriando lentamente no forno, foram obtidas as seguintes microestruturas.
A I - aço 1080, II - aço 1030 e III - aço 1045. B I - aço 1030, II - aço 1080 e III - aço 1045. C I - aço 1045, II - aço 1030 e III - aço 1080. D I - aço 1030, II - aço 1045 e III - aço 1080. E I - aço 1080, II - aço 1045 e III - aço 1030.
