Questões do Concurso IF-ES

2963929 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Professor PEBTT - Metalurgia
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A cementação é um típico tratamento térmico superficial, aplicado para melhorar a resistência da superfície de trabalho dos aços. A cementação dependente dos processos difusivos. A tabela abaixo apresenta alguns valores de coeficiente de difusão (D) para o C, na rede cristalina CCC e CFC: Assim, com relação ao tratamento de cementação, a afirmativa CORRETA é:

Difusão do C em alguns sistemas
Sistema	Do, (cm²/s)	Q, (kJ/mol)	(D) a 20ºC, cm²/s	(D) a 800ºC, cm²/s
Fe-α	0,0079	75,8	10^-17	10^-5
Fe-γ	0,21	141,5	10^-27	10^-8

A

Os tratamentos térmicos de cementação dos aços serão mais eficientes abaixo da temperatura de austenitização porque, na condição ferrítica, o coeficiente de difusão e a solubilidade são maiores.

B

A cementação é um processo de endurecimento superficial designado para os aços. Normalmente, é feito sob temperaturas da ordem de 850ºC a 950ºC, nas quais tem-se a forma alotrópica CFC, a qual possui maior capacidade de dissolver o C na rede cristalina, quando comparado com o ferro CCC.

C

A profundidade de cementação não depende da temperatura, pois o coeficiente de difusão é muito baixo no ferro CCC e CFC.

D

A cementação deve ser feita sob temperaturas reduzidas, pois, assim, o tratamento não irá distorcer a rede cristalina provocando a formação de trincas e tensões. Além disso, com a menor temperatura, reduz-se o gradiente de carbono ao longo da espessura cementada.

E

A energia de difusão do Fe-α é menor que a energia de difusão do Fe-γ. Então, os processos de cementação serão mais eficientes na condição ferrítica, obtendo-se camadas mais espessas. Assim, teremos maior concentração e menor gradiente de C ao longo da espessura cementada.

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2963928 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Com relação às leis da recristalização, escolha a opção CORRETA:

A

Não é necessária uma deformação mínima para causar a recristalização.

B

Diminuindo o tempo de recozimento, diminui-se a temperatura necessária para a recristalização.

C

O tamanho de grão final depende (fortemente) do grau de deformação e (fracamente) da temperatura de recozimento. Quanto maior o grau de deformação e/ou menor a temperatura de recozimento, menor será o tamanho de grão final.

D

A quantidade de deformação requerida para dar um grau de deformação/formação de defeitos equivalente diminui com o aumento da temperatura de trabalho.

E

Continuando o aquecimento após a recristalização se completar, o tamanho de grão diminui, devido ao aumento das interfaces de alto ângulo.

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2963927 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Considerando o diagrama de fases Fe-C a seguir, escolha a opção CORRETA:

A

A solubilidade máxima de carbono na ferrita é 0,8% e independe da temperatura.

B

Em um aço com 0,8% de C, no equilíbrio, a perlita será constituída de ~79% ferro α e ~21% Fe₃C.

C

Em função da temperatura, a solubilidade máxima de carbono na austenita poderá ser até 0,8%.

D

Em um aço com 0,8% de C, no equilíbrio a 400ºC, a perlita é constituída de ~88% ferro α e ~12% Fe₃C.

E

Em um aço com 0,8% de C, no equilíbrio a 726ºC, a perlita é constituída de ~11,7% ferro α e ~88,3% Fe₃C.

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2963926 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Existe uma discrepância entre o limite de escoamento teórico e o observado nos cristais reais. De acordo com a literatura da área, isso é devido à existência de defeitos no reticulado dos materiais cristalinos, conhecidos como “discordâncias”. Essas discordâncias tendem a se acumular nos planos de escorregamento, o que facilita o escoamento plástico dos materiais metálicos, quando estes são submetidos a uma tensão de cisalhamento crítico, proveniente de um esforço mecânico externo e/ou tensões residuais internas geradas durante algum processamento de conformação. Então, é muito importante que a discordância seja caracterizada teoricamente para facilitar o seu estudo e melhorar o seu entendimento. Existem dois tipos de discordâncias: em “cunha” (também denominada em aresta) e em “hélice” (também denominada em parafuso). O vetor de Burgers de uma discordância é uma propriedade importante porque, se o vetor Burgers e a orientação da linha de discordância são conhecidos, a discordância está completamente descrita. Nesse contexto, é possível afirmar, que:

A

a discordância em cunha é paralela ao vetor de Burgers, move-se (em seu plano de escorregamento) na direção do vetor de Burgers (direção de escorregamento), sob uma tensão de cisalhamento de sentido ⇄, sendo que uma discordância positiva ⟂ se move para a esquerda e uma negativa T para a direita. A discordância em hélice é paralela ao seu vetor de Burgers e se move (no plano de escorregamento) numa direção paralela ao vetor de Burgers (direção de escorregamento).

B

A discordância em cunha é perpendicular ao vetor de Burgers, move-se (em seu plano de escorregamento) na direção do vetor de Burgers (direção de escorregamento), sob uma tensão de cisalhamento de sentido ⇄, sendo que uma discordância positiva ⟂ se move para a esquerda e uma negativa T para a direita. A discordância em hélice é paralela ao seu vetor de Burgers e se move (no plano de escorregamento) numa direção paralela ao vetor de Burgers (direção de escorregamento).

C

A discordância em cunha é perpendicular ao vetor de Burgers, move-se (em seu plano de escorregamento) na direção do vetor de Burgers (direção de escorregamento), sob uma tensão de cisalhamento de sentido ⇄, uma discordância positiva ⟂ se move para a direita e uma negativa T para a esquerda. A discordância em hélice é paralela ao seu vetor de Burgers e se move (no plano de escorregamento) numa direção paralela ao vetor de Burgers (direção de escorregamento).

D

A discordância em cunha é perpendicular ao vetor de Burgers, move-se (em seu plano de escorregamento) na direção do vetor de Burgers (direção de escorregamento), sob uma tensão de cisalhamento de sentido ⇄, sendo que uma discordância positiva ⟂ se move para a esquerda e uma negativa T para a direita. A discordância em hélice é paralela ao seu vetor de Burgers e se move (no plano de escorregamento) numa direção perpendicular ao vetor de Burgers (direção de escorregamento).

E

A discordância em cunha é perpendicular ao vetor de Burgers, move-se (em seu plano de escorregamento) na direção do vetor de Burgers (direção de escorregamento), sob uma tensão de cisalhamento de sentido ⇄, sendo que uma discordância positiva ⟂ se move para a direita e uma negativa T para a esquerda. A discordância em hélice é paralela ao seu vetor de Burgers e se move (no plano de escorregamento) numa direção perpendicular ao vetor de Burgers (direção de escorregamento).

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2963925 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Admita que uma solução sólida seja formada por átomos de dois tipos, A e B e que qualquer átomo, seja A ou B, não tenha preferência pela natureza de seus vizinhos. Nesse caso, não haverá tendência dos átomos de A ou de B se agruparem ou de átomos de natureza distintas se atraírem. Uma solução desse tipo é considerada uma solução ideal e a variação das energias livres molares parciais são dadas abaixo para cada elemento. Entretanto, sabemos que a maioria das soluções líquidas e sólidas não são ideais e, para soluções reais, suas energias livres parciais são definidas pelas equações mostradas abaixo com a introdução de um parâmetro “a”, denominado coeficiente de atividade.

Solução Ideal

∆!$ \tilde G !$_{!$ A !$} = !$ R !$!$ T !$!$ l !$!$ n !$!$ N !$_{!$ A !$}

∆!$ \tilde G !$_{!$ B !$} = !$ R !$!$ T !$!$ l !$!$ n !$!$ N !$_B

Solução Real

∆!$ \tilde G !$_{!$ A !$} = !$ R !$!$ T !$!$ l !$!$ n !$!$ a !$_{!$ A !$}

∆!$ \tilde G !$_{!$ B !$} = !$ R !$!$ T !$!$ l !$!$ n !$!$ a !$_{!$ B !$}

A figura abaixo mostra as curvas típicas de dois tipos de liga, em que são apresentadas as curvas de atividades mostrando a quanto uma solução se afasta da idealidade. As curvas da figura A apresentam os desvios positivos e, as curvas da figura B, os desvios negativos. Qual é o significado físico-químico desses desvios positivo e negativo, respectivamente?

Enunciado 3310538-1

Fonte: Reed-Hill, Robert. Princípios de Metalurgia Física, Guanabara, 1ª edição, 1982.

A

A atração entre átomos do mesmo tipo é igual à atração entre átomos de natureza distinta; e os átomos de natureza distinta atraem-se mais intensamente do que átomos de natureza semelhante.

B

A atração dos átomos do mesmo tipo é menor do que a atração entre átomos de natureza distinta; e os átomos de natureza distinta atraem-se mais intensamente do que átomos de natureza semelhante.

C

A atração dos átomos do mesmo tipo é maior do que a atração entre átomos de natureza distinta; e os átomos de natureza distinta atraem-se mais intensamente do que átomos de natureza semelhante.

D

A atração dos átomos do mesmo tipo é maior do que a atração entre átomos de natureza distinta; e os átomos de natureza distinta atraem-se menos intensamente do que átomos de natureza semelhante.

E

A atração dos átomos do mesmo tipo é maior do que a atração entre átomos de natureza distinta; e os átomos de natureza distinta atraem-se com a mesma intensidade do que átomos de natureza semelhante.

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2963924 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
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Uma barra de cobre, originalmente com 10,00 cm de comprimento, foi tracionada até uma deformação ℰ=0,002. Considerando uma deformação totalmente elástica e sabendo que o módulo de elasticidade de Young (E) vale 110 GPa, escolha a alternativa que apresenta, respectivamente, os valores CORRETOS do comprimento final da barra e da carga aplicada:

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2963923 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
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Com base na figura a seguir, que mostra os resultados para ductilidade (Fadiga) de um ferro fundido, escolha a opção que está CORRETAMENTE relacionada com os dados da curva S-N:

Enunciado 3310536-1

A

A curva S-N mostra que o material não irá falhar, independentemente da carga e do número de ciclos.

B

Sob cargas elevadas, por exemplo, superiores a 195 Mpa, podemos observar que o material resiste e não irá falhar.

C

O limite de fadiga para liga é de aproximadamente 193 MPa.

D

Quanto menor o número de ciclos, menor é a carga limite para que se tenha a falha do material.

E

Não existe um limite de carga seguro para que o material apresentado não falhe por fadiga.

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2963922 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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A figura a seguir mostra esquematicamente o diagrama das curvas TTT utilizadas para auxiliar no planejamento de tratamentos térmicos objetivando melhorar a relação resistência/ductilidade dos aços. Com base nesse diagrama, escolha a opção que descreve CORRETAMENTE os caminhos dos tratamentos térmicos “X” e “Y”:

Enunciado 3310535-1

A

“X” e “Y” correspondem, respectivamente, aos tratamentos de têmpera e austêmpera. No caso da têmpera, devido ao resfriamento brusco, frequentemente é muito comum a formação de trincas devido a tensões térmicas formadas. Já para a austêmpera, o aço é resfriado, passando pela transformação bainítica, de modo diminuir a formação de tensões.

B

Tanto em “X” quanto em “Y” teremos uma condição de alívio de tensões quando comparado com a têmpera. Assim, o “Y” é conhecido como martêmpera porque é um tratamento que permite a formação de bainita, mas o estágio isotérmico causa um profundo alívio de tensões. Já “X” é o conhecido tratamento térmico de austêmpera, no qual o aço, apesar de formar martensita, apresenta excelentes propriedades mecânicas sem a presença de trincas ou defeitos causados por tensões térmicas.

C

“X” e “Y” correspondem, respectivamente, aos tratamentos de martêmpera e austêmpera. No caso da martêmpera, devido ao resfriamento mais brusco e rápida passagem pelos limites (MiMs), quando comparado com a têmpera, frequentemente é muito comum a formação de tensões térmicas, trincas e empenamentos. Por isso, é um tratamento que não dispensa o posterior revenimento. No caso da austêmpera, o aço é resfriado sem cortar as curvas de início e fim de transformação, passando depois pela transformação bainítica, de modo a viabilizar melhor relação dureza e ductilidade.

D

“X” e “Y” correspondem, respectivamente, aos tratamentos de martêmpera e austêmpera. A martêmpera consiste em uma modificação da têmpera em que o aço sofre um rápido resfriamento sem cortar o “nariz” da curva TTT (início-fim). Porém, antes que se atinja a temperatura Mi, o resfriamento é interrompido e mantido isotermicamente, por um tempo, acima dessa temperatura (Mi). Esse intervalo de tempo permite a liberação de tensões em excesso, viabilizando uma maior uniformização da temperatura para, finalmente, resfriar o aço passando através de Mi até Ms. O importante desse tratamento é que, a partir da temperatura isotérmica, o tempo é controlado de modo que posteriormente será formada a martensita, porém com menor distorção. Já o tratamento térmico “Y” refere-se à austêmpera, nesse caso se deseja a formação de bainita que poderá ser útil, devido à relação dos valores de dureza e tenacidade que são atingidos.

E

“X” e “Y” correspondem, respectivamente, à martêmpera e austêmpera. O tratamento térmico “X” é similar a um recozimento no qual o intervalo isotérmico favorece o crescimento da fase ferrítica. Assim, ao final do processo tem-se grãosferríticos com agulhas de Widmanstätten e excelente relação resistência mecânica e ductilidade. Já o tratamento térmico “Y” é indicado para situações nas quais se deseja uma estrutura final bainítica,sem a presença de martensita.

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2963921 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
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A presença de elementos de liga em solução sólida tende a decrescer a taxa de nucleação durante a recristalização. Por que esse efeito se manifesta durante o processo de recristalização?

A

Porque os elementos de liga criam barreiras para a movimentação das discordâncias no reticulado cristalino e esses elementos, em solução sólida, tendem a migrar para os contornos de grão, para facilitar o escorregamento dos planos cristalinos. Como na recristalização a nucleação é sempre heterogênea, tudo que dificultar o movimento da interface do contorno de grão, vai prejudicar a recristalização.

B

Porque os elementos de liga criam barreiras para a movimentação das discordâncias no reticulado cristalino e esses elementos, em solução sólida, tendem a migrar para os contornos de grão, para facilitar o escorregamento dos planos cristalinos. Como na recristalização a nucleação é sempre homogênea, tudo que dificultar o movimento da interface do contorno de grão, vai prejudicar a recristalização.

C

Porque os elementos de liga criam campos de compressão no reticulado cristalino e esses elementos, em solução sólida, tendem a migrar para os campos de tração dos contornos de grão, para minimizar a energia elástica interna. Como na recristalização a nucleação é sempre heterogênea, tudo que dificultar o movimento da interface do contorno de grão, vai prejudicar a recristalização.

D

Porque os elementos de liga criam campos de tração no reticulado cristalino e esses elementos, em solução sólida, tendem a migrar para os campos de compressão dos contornos de grão, para minimizar a energia elástica interna. Como na recristalização a nucleação é sempre heterogênea, tudo que dificultar o movimento da interface do contorno de grão, vai prejudicar a recristalização.

E

Porque os elementos de liga criam barreiras para a movimentação das discordâncias no reticulado cristalino e esses elementos, em solução sólida, tendem a migrar para os contornos de grão, para facilitar o escorregamento dos planos cristalinos. Como na recristalização a nucleação é sempre heterogênea, tudo que dificultar o movimento da interface do contorno de grão, vai prejudicar a recristalização.