Segunda Prova Engenharia de Materiais - Difusão, Propriedades Mecânicas e Falhas

Segunda Prova de Engenharia de Materiais 24062022 Conteúdo Difusão nos Metais Propriedades mecânicas dos Metais Mecanismos de Falha Fratura Fadiga e Fluência Escrever as respostas de forma organizada em folha de papel respostas finais a caneta e enviar por meio de fotos ou scanner de modo que as respostas fiquem legíveis para o email profillasoncindoctumedubr até as 23 h juntamente com o trabalho solicitado Boa Prova Questão 1 Uma placa de aço é exposta a uma atmosfera carbonetante rica em carbono por um de seus lados e a uma atmosfera tiescarbonetante deficiente em carbono pelo outro lado Considerandose que o processo de difusão do carbono no aço ocorra em estado estacionário calcule a concentração resultante em uma posição 10 mm abaixo da superfície da placa sabendose que a concentração de carbono a 5 mm abaixo da superfície da placa é de 15 kgm3 e que o fluxo de difusão ao longo do ensaio é mantido em uma taxa constante de 𝐽 32 𝑥 109 𝑘𝑔𝑚2𝑠 Suponha um coeficiente de difusão do carbono no aço de 𝐷 3 𝑥 1011 𝑚2𝑠 40 pontos Questão 2 Considere o processo de carbonetação de uma peça de aço em que a peça é exposta em temperaturas elevadas a uma atmosfera rica em metano CH4 Considere uma liga que contenha inicialmente uma concentração de carbono de 115p e cuja concentração de carbono na superfície seja mantida em l80p Sob essas condições qual será a concentração de carbono após 6 horas e 30 minutos de exposição em uma posição localizada 08 mm abaixo da superfície Considere o coeficiente de difusão para o carbono no aço de 𝐷 16 𝑥 1011 𝑚2𝑠 40 pontos Questão 3 Em um ensaio de tração simples um corpo de prova cilíndrico de titânio 𝐸𝑇𝑖 107 𝐺𝑃𝑎 é submetido a uma tensão de tração de 100 MPa que gera um alongamento e uma deformação 𝜀𝑧 na direção longitudinal do eixo da peça Considerandose que o titânio possui um coeficiente de Poisson de 𝜈 034 determine a deformação lateral 𝜀𝑥 que ocorrerá como consequência no diâmetro da peça informando de acordo com o resultado se o diâmetro sofrerá um alongamento ou um encurtamento 40 pontos Questão 4 Uma placa de alumínio 𝐸𝐴𝑙 69 𝐺𝑃𝑎 é submetida a um ensaio de fratura com uma tensão de tração de 80 MPa Se a energia de superfície específica e a energia de deformação plástica para o alumínio são de 04 Jm² e 58 Jm² respectivamente determine o comprimento máximo de um defeito de superfície elíptico que é possível existir sem que ocorra uma fratura no material 40 pontos x z Questão 5 Uma barra cilíndrica composta por uma liga de magnésio Mg EQ21A T6 é submetida a um ensaio de fadiga em que são aplicados ciclos alternados de tensões Se o diâmetro da barra é de 𝑑0 20 𝑚𝑚 determine a carga cíclica máxima que pode ser aplicada sem que ocorra uma falha por fadiga Considere que o fator de segurança é de 𝑁 25 que a distância entre os pontos de aplicação de carga seja de 𝐿 85 𝑚𝑚 e que a tensão máxima admissível para esse ensaio seja dada pela expressão a seguir 40 pontos 𝜎 16 𝐹𝐿 𝜋 𝑑0³