Tratamento termico subzero cementacao solidificacao fora equilibrio-lista exercicios

12 Sobre o tratamento térmico subzero é correto afirmar que a A transformação martensítica ocorrida no tratamento térmico promove um aumento de resistência ao desgaste proporcional b Reduz as chances da transformação martensítica por deformação induzida c As martensitas produzidas na têmpera convencional e no tratamento térmico subzero são as mesmas d O tratamento térmico subzero tem como grande vantagem a não distorção da peça temperada 13 No tratamento termoquímico de cementação sólida ocorrem as reações indicadas nas equações 1 2 e 3 Explique o papel de uma substância ativadora com reação representada na equação 4 no tratamento térmico de cementação sólida C O2 CO2 1 CO2 C 2CO 2 3Fe 2CO Fe3C CO2 3 K2CO3 K2O CO2 4 14 Explique o desenvolvimento estrutural em processo de solidificação fora de equilíbrio 15 A partir do diagrama de fases do sistema CuAg da figura 5 considerando 15 kg de material determine as fases presentes a composição das fases e as frações mássicas dos microconstituintes em massa para ligas contendo 20p de Cu a 600 C 20p de Ag a 800 C e 30p de Cu a 900 C Figura 5 Diagrama de fases do sistema CuAg Fonte CALLISTER W D RETHWISCH D G Materials Science and Engineering an introduction 10th edition Willey publishing 2018 ISBN 9781119321590 Alternativa A a Correto A transformação martensítica ocorrida no tratamento térmico subzero promove um aumento de resistência ao desgaste b Incorreto O tratamento térmico subzero pode reduzir as chances de transformação martensítica por deformação induzida pois ocorre em temperaturas abaixo do ponto de transformação A3 o que pode impedir a formação de martensita durante a deformação No entanto isso não é uma garantia absoluta já que outros fatores como a taxa de deformação e a temperatura de deformação também podem influenciar a formação de martensita c Incorreto As martensitas produzidas na têmpera convencional e no tratamento subzero podem ser diferentes pois as condições do tratamento térmico afetam a estrutura cristalina e as propriedades mecânicas da liga metálica A têmpera convencional geralmente é realizada em temperaturas mais altas o que pode resultar em uma martensita mais fina e mais homogênea Já o tratamento térmico subzero ocorre em temperaturas mais baixas o que pode resultar em uma martensita mais grossa e menos homogênea d Incorreto O tratamento térmico subzero pode sem garantias de certeza ter como vantagem a não distorção da peça temperada pois ocorre em temperaturas mais baixas o que pode minimizar o encolhimento térmico e a tensão residual na peça No entanto isso não é uma garantia absoluta já que outros fatores como a taxa de resfriamento e a seção transversal da peça também podem influenciar a distorção da peça No tratamento térmico de cementação sólida a substância ativadora K2CO3 carbonato de potássio desempenha o papel de promover a decomposição do carbono C para formar dióxido de carbono CO2 Isso ocorre através da reação química K2CO3 K2OC O2 A carbono é um dos principais elementos da liga metálica que é submetida ao tratamento térmico de cementação sólida O objetivo deste tratamento é aumentar a concentração de carbono na camada superficial da liga formando um revestimento de carboneto de ferro Fe3C Para isso é necessário fornecer carbono à liga durante o tratamento térmico A substância ativadora K2CO3 é utilizada neste tratamento para fornecer carbono à liga metálica de forma controlada Quando é aquecida a substância ativadora K2CO3 se decompõe em dióxido de carbono CO2 e óxido de potássio K2O O CO2 é liberado na atmosfera e o K2O é retido na liga metálica O CO2 liberado na atmosfera é absorvido pela liga metálica promovendo a reação química CO2CO2 A seguir o CO2 reage com o carbono da liga metálica promovendo a reação química CO2C2CO Finalmente o ferro Fe da liga reage com o monóxido de carbono CO promovendo a reação química 3 Fe2COF e3CCO2 Portanto a substância ativadora K2CO3 desempenha um papel fundamental no tratamento térmico de cementação sólida fornecendo carbono à liga metálica e promovendo as reações químicas necessárias para formar o revestimento de carboneto de ferro Na solidificação fora do equilíbrio a estrutura cristalina de um material é formada a partir do arrefecimento rápido de um líquido ou de um metal líquidosólido de modo que a estrutura cristalina não tem tempo de atingir o equilíbrio termodinâmico Isso pode ocorrer devido a um resfriamento rápido da liga metálica durante o processo de solidificação ou por meio de processos de solidificação rápida como o processo de solidificação por atomização Quando um material é solidificado fora do equilíbrio a estrutura cristalina que se forma pode ser diferente da estrutura cristalina que se formaria se o material fosse solidificado em condições de equilíbrio Isso ocorre porque a solidificação fora do equilíbrio geralmente resulta em uma estrutura cristalina mais fina e mais homogênea do que a estrutura cristalina que se formaria em condições de equilíbrio Além disso a solidificação fora do equilíbrio pode resultar em uma distribuição de tamanho de grão mais ampla do que a que se formaria em condições de equilíbrio A solidificação fora do equilíbrio pode ter várias vantagens e aplicações práticas Por exemplo a estrutura cristalina mais fina e mais homogênea formada durante a solidificação fora do equilíbrio pode aumentar a resistência do material ao escoamento e à fadiga além de melhorar outras propriedades mecânicas Além disso a solidificação fora do equilíbrio pode ser utilizada para produzir materiais com estruturas cristalinas complexas que não são possíveis de serem obtidas por meio de processos de solidificação em condições de equilíbrio Para 20p de Cu a 600C O diagrama de fases da liga CuAg mostra que a 600C existem três fases possíveis a liga fundida a fase sólida líquida L e a fase sólidasólida S A composição química de cada uma dessas fases é determinada pelas linhas de eutetóide de eutetóide reversa e de binário líquido A liga fundida é formada pela mistura homogênea de cobre Cu e prata Ag na proporção de 20p de Cu A fase sólida líquida é formada pela coexistência de duas fases sólidas com diferentes composições químicas A fase sólidasólida é formada por uma única fase sólida Para determinar as fases presentes e as frações mássicas dos microconstituintes na liga contendo 20p de Cu a 600C é necessário localizar o ponto correspondente à composição de 20p de Cu no diagrama de fases Esse ponto deve estar na região de mistura sólida Ao se consultar o diagrama temos que as frações mássicas são 87 de Ag 13 de Cu Para 20p de Ag a 800C Para determinar as fases presentes e as frações mássicas dos microconstituintes na liga contendo 20 de Ag a 800C é necessário localizar o ponto correspondente à composição de 20 de Ag no diagrama de fases Esse ponto deve estar na região de mistura sólidolíquido com o cobre ainda no estado líquido Porém está bem próximo da linha de solidificação deixando a fase sólida com aproximadamente 90 deixando 10 de líquido E a fração mássica é 30 de Ag 70 de Cu Para 30p de Cu a 900C Para determinar as fases presentes e as frações mássicas dos microconstituintes na liga contendo 30 de Cu a 900C é necessário localizar o ponto correspondente à composição de 30 de Cu no diagrama de fases Esse ponto deve estar na região de mistura líquida região entre as linhas de eutetóide e de eutetóide reversa Isso indica que a liga contém apenas uma fase líquida Portanto não há fases sólidas presentes na liga Como a liga contém apenas uma fase líquida as frações mássicas dos microconstituintes são iguais às frações mássicas dos elementos constituintes da liga Portanto a fração mássica de cobre Cu na liga é de 80 e a fração mássica de prata Ag é de 20 Alternativa A a Correto A transformação martensítica ocorrida no tratamento térmico subzero promove um aumento de resistência ao desgaste b Incorreto O tratamento térmico subzero pode reduzir as chances de transformação martensítica por deformação induzida pois ocorre em temperaturas abaixo do ponto de transformação A3 o que pode impedir a formação de martensita durante a deformação No entanto isso não é uma garantia absoluta já que outros fatores como a taxa de deformação e a temperatura de deformação também podem influenciar a formação de martensita c Incorreto As martensitas produzidas na têmpera convencional e no tratamento subzero podem ser diferentes pois as condições do tratamento térmico afetam a estrutura cristalina e as propriedades mecânicas da liga metálica A têmpera convencional geralmente é realizada em temperaturas mais altas o que pode resultar em uma martensita mais fina e mais homogênea Já o tratamento térmico subzero ocorre em temperaturas mais baixas o que pode resultar em uma martensita mais grossa e menos homogênea d Incorreto O tratamento térmico subzero pode sem garantias de certeza ter como vantagem a não distorção da peça temperada pois ocorre em temperaturas mais baixas o que pode minimizar o encolhimento térmico e a tensão residual na peça No entanto isso não é uma garantia absoluta já que outros fatores como a taxa de resfriamento e a seção transversal da peça também podem influenciar a distorção da peça No tratamento térmico de cementação sólida a substância ativadora 𝐾2𝐶𝑂3 carbonato de potássio desempenha o papel de promover a decomposição do carbono C para formar dióxido de carbono 𝐶𝑂2 Isso ocorre através da reação química 𝐾2𝐶𝑂3 𝐾2𝑂 𝐶𝑂2 A carbono é um dos principais elementos da liga metálica que é submetida ao tratamento térmico de cementação sólida O objetivo deste tratamento é aumentar a concentração de carbono na camada superficial da liga formando um revestimento de carboneto de ferro 𝐹𝑒3𝐶 Para isso é necessário fornecer carbono à liga durante o tratamento térmico A substância ativadora 𝐾2𝐶𝑂3 é utilizada neste tratamento para fornecer carbono à liga metálica de forma controlada Quando é aquecida a substância ativadora 𝐾2𝐶𝑂3 se decompõe em dióxido de carbono 𝐶𝑂2 e óxido de potássio 𝐾2𝑂 O 𝐶𝑂2 é liberado na atmosfera e o 𝐾2𝑂 é retido na liga metálica O 𝐶𝑂2 liberado na atmosfera é absorvido pela liga metálica promovendo a reação química 𝐶 𝑂2 𝐶𝑂2 A seguir o 𝐶𝑂2 reage com o carbono da liga metálica promovendo a reação química 𝐶𝑂2 𝐶 2𝐶𝑂 Finalmente o ferro Fe da liga reage com o monóxido de carbono CO promovendo a reação química 3𝐹𝑒 2𝐶𝑂 𝐹𝑒3𝐶 𝐶𝑂2 Portanto a substância ativadora 𝐾2𝐶𝑂3 desempenha um papel fundamental no tratamento térmico de cementação sólida fornecendo carbono à liga metálica e promovendo as reações químicas necessárias para formar o revestimento de carboneto de ferro Na solidificação fora do equilíbrio a estrutura cristalina de um material é formada a partir do arrefecimento rápido de um líquido ou de um metal líquidosólido de modo que a estrutura cristalina não tem tempo de atingir o equilíbrio termodinâmico Isso pode ocorrer devido a um resfriamento rápido da liga metálica durante o processo de solidificação ou por meio de processos de solidificação rápida como o processo de solidificação por atomização Quando um material é solidificado fora do equilíbrio a estrutura cristalina que se forma pode ser diferente da estrutura cristalina que se formaria se o material fosse solidificado em condições de equilíbrio Isso ocorre porque a solidificação fora do equilíbrio geralmente resulta em uma estrutura cristalina mais fina e mais homogênea do que a estrutura cristalina que se formaria em condições de equilíbrio Além disso a solidificação fora do equilíbrio pode resultar em uma distribuição de tamanho de grão mais ampla do que a que se formaria em condições de equilíbrio A solidificação fora do equilíbrio pode ter várias vantagens e aplicações práticas Por exemplo a estrutura cristalina mais fina e mais homogênea formada durante a solidificação fora do equilíbrio pode aumentar a resistência do material ao escoamento e à fadiga além de melhorar outras propriedades mecânicas Além disso a solidificação fora do equilíbrio pode ser utilizada para produzir materiais com estruturas cristalinas complexas que não são possíveis de serem obtidas por meio de processos de solidificação em condições de equilíbrio Para 20p de Cu a 600C O diagrama de fases da liga CuAg mostra que a 600C existem três fases possíveis a liga fundida a fase sólida líquida L e a fase sólidasólida S A composição química de cada uma dessas fases é determinada pelas linhas de eutetóide de eutetóide reversa e de binário líquido A liga fundida é formada pela mistura homogênea de cobre Cu e prata Ag na proporção de 20p de Cu A fase sólida líquida é formada pela coexistência de duas fases sólidas com diferentes composições químicas A fase sólidasólida é formada por uma única fase sólida Para determinar as fases presentes e as frações mássicas dos microconstituintes na liga contendo 20p de Cu a 600C é necessário localizar o ponto correspondente à composição de 20p de Cu no diagrama de fases Esse ponto deve estar na região de mistura sólida Ao se consultar o diagrama temos que as frações mássicas são 87 de Ag 13 de Cu Para 20p de Ag a 800C Para determinar as fases presentes e as frações mássicas dos microconstituintes na liga contendo 20 de Ag a 800C é necessário localizar o ponto correspondente à composição de 20 de Ag no diagrama de fases Esse ponto deve estar na região de mistura sólidolíquido com o cobre ainda no estado líquido Porém está bem próximo da linha de solidificação deixando a fase sólida com aproximadamente 90 deixando 10 de líquido E a fração mássica é 30 de Ag 70 de Cu Para 30p de Cu a 900C Para determinar as fases presentes e as frações mássicas dos microconstituintes na liga contendo 30 de Cu a 900C é necessário localizar o ponto correspondente à composição de 30 de Cu no diagrama de fases Esse ponto deve estar na região de mistura líquida região entre as linhas de eutetóide e de eutetóide reversa Isso indica que a liga contém apenas uma fase líquida Portanto não há fases sólidas presentes na liga Como a liga contém apenas uma fase líquida as frações mássicas dos microconstituintes são iguais às frações mássicas dos elementos constituintes da liga Portanto a fração mássica de cobre Cu na liga é de 80 e a fração mássica de prata Ag é de 20