Lista - Ciência dos Materiais - 2023-1

LISTA DE EXERCÍCIOS 1. A 100°C, qual é a solubilidade máxima: do Pb no Sn; e do Sn no Pb. 2. A seguir são dadas as temperaturas solidus e liquidus para o sistema Germânio-Silício. Construa o diagrama de fases para esse sistema e identifique cada região. 3. Quantos quilogramas de níquel devem ser adicionados a 1,75 kg de cobre para produzir uma temperatura liquidus de 1300°C? 4. Cite as fases presentes e as composições das fases para as seguintes ligas: (a) 15 %p Sn-85 %p Pb a 100°C (b) 25 %p Pb-75 %p Mg a 425°C (c) 85 %p Ag-15 %p Cu a 800°C (d) 55 %p Zn-45 %p Cu a 600°C (e) 1,25 kg Sn e 14 kg Pb a 200°C (f) 21,7 mol Mg e 35,4 mol Pb a 350°C (g) 4,2 mol Cu e 1,1 mol Ag a 900°C 5. Calcule as frações mássicas da ferrita α e da cementita na perlita. 6. Qual é a fase proeutetoide para uma liga ferro-carbono em que as frações mássicas de ferrita total e de cementita total são de 0,86 e 0,14, respectivamente? Por quê? 7. Um aço contém 95,7 %p Fe, 4,0 %p W, e 0,3 %p C. (a) Qual é a temperatura eutetoide dessa liga? (b) Qual é a composição eutetoide? (c) Qual é a fase proeutetoide? Assuma que não existem alterações nas posições das outras fronteiras entre fases por causa da adição do W. 8. Considere o diagrama de fases Ferro carbeto de ferro. Quais fases estão presentes em uma mistura Fe e 0,5%p. C a: a) a 800°C? Qual a composição de cada fase? b) a 728°C? Qual a composição de cada fase? c) a 725°C? Qual a composição de cada fase? d) Trata-se de que tipo de liga? Se houver a presença de ferrita ou cementita proeutetoide, calcule sua fração em relação à estrutura total a uma temperatura de 727°C. 9. Para a solidificação do níquel, calcule o raio crítico r* e a energia livre de ativação ΔG* se a nucleação é homogênea. Os valores para o calor latente de fusão e a energia livre de superfície são de −2,53x109 J/m3 e 0,255 J/m2, respectivamente. Use o valor de superresfriamento encontrado nos slides. 10. Considere o diagrama de transformação isotérmica para um aço com composição eutetoide. Especifique a natureza da microestrutura final (em termos dos microconstituintes presentes e das porcentagens aproximadas) de uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Em cada um dos casos, assuma que inicialmente a amostra estava a 760°C e que havia sido mantida nessa temperatura tempo suficiente para ser obtida uma estrutura homogênea totalmente austenítica. a) Resfriar rapidamente até 350°C, manter por 104 s e, então, temperar até a temperatura ambiente. b) Resfriar rapidamente até 250°C, manter por 100 s e, então, temperar até a temperatura ambiente. c) Resfriar rapidamente até 650°C, manter por 20 s, resfriar rapidamente até 400°C, manter por 10³ s e, então, temperar até a temperatura ambiente. d) Reaqueça a amostra da letra (c) para 700°C por 40 horas. 11. Suponha que um aço com a composição eutetoide seja resfriado desde 760°C até 550°C em menos de 0,5s, e que seja mantido nessa temperatura. Quanto tempo levará até que a reação da austenita em perlita atinja 50% de sua totalidade. E para atingir 100%? Estime a dureza da liga que se transformou completamente em perlita. 12. Nomeie os produtos microestruturais das amostras da liga ferro-carbono eutetoide (0,76%p. C) que foram, primeiro, completamente transformados em austenita, então resfriadas até a temperatura ambiente nas seguintes taxas: 200°C/s, 100°C/s e 20°C/s. 13. Considere o diagrama de transformação por resfriamento contínuo uma liga ferro-carbono contendo 1,13%p. C. Esboce e identifique as curvas de resfriamento contínuo para produzir as seguintes microestruturas. Perlita fina e cementita proeutetoide; Martensita; Martensita e cementita proeutetoide; Perlita grosseira e cementita proeutetiode; Martensita, perlita fina e cementita proeutetoide; Respostas 1. Pb no Sb = 2% p. Pb Sn no Pb = 5% p. Sn 2. 3. 1,32 Kg 4. (a) (b) Apenas fase α, com 25 %p Pb-75 %p Mg (c) (d) (e) (f) (g) 5. Wα = 0,89 WFe3C = 0.11 6. C0 = 0,96% p., então a fase proeutetoide é a Fe3C. 7. (a) T = 900°C; (b) = 0,2%p. C; (c) a fase proetetoide é a cementita. 8. (a) γ com 0,5%p. C (b) γ com 0,76%p. C e  com 0,022%.p C (c)  com 0,022%.p C e Fe3C com 6,7%p. C. (d) Liga hipoeutetoide: W’ = 35,23% 9. R* = 1,09 nm; ΔG* = 1,27x10-18 J 10. (a) (100% bainita). (b) (100% martensita). (c) (50% perlita + 50% bainita). (d) (100% Cementita globulizada). 11. 3 segundos, 7 segundos, 265 HB 12. Martensita; Martensita + perlita; perlita.