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

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Professor PEBTT - Metalurgia
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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
Orgão: 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
Orgão: 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
Orgão: 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.

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2963920 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Qual é a variação de entropia quando se aquece o cobre de 300 K a 900 K?

Dados: assuma Cp do Cu = 22,6 + (6,3 x 10^-23).T (J/mol); ln(3) ≅ 1,1

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2963919 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
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Um aço hipereutetóide, com 1,1 %C, é resfriado de forma que a quantidade de perlita presente na microestrutura é 98,7%. A razão entre as espessuras das lamelas de ferrita e cementita na perlita é dada pela equação !$ R !$ =!$ \dfrac{\%Fe_{\alpha }}{\%Fe_3C} !$. Considere que as densidades da ferrita e cementita sejam iguais. Marque a alternativa que apresenta CORRETAMENTE a razão entre a espessura das lamelas obtida por meio desse resfriamento:

Enunciado 3310532-1

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2963918 Ano: 2022
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A figura a seguir mostra as curvas (x) e (y) que relacionam a tensão com a deformação, para um ensaio de tração de uma liga metálica. Escolha a opção que descreve CORRETAMENTE o comportamento dessas curvas:

Enunciado 3310501-1

A

A curva (y) apresenta a tensão verdadeira. A tensão cai com a deformação porque o corpo de prova sofre uma estricção durante a deformação plástica, a partir da tensão de pico.

B

A expressão !$ \sigma_{\tau } = K . (\varepsilon )^{n} !$ , para muitos metais, pode descrever a tensão verdadeira !$ \sigma_{\tau } !$ em função da deformação (!$ \varepsilon !$) da curva (x), a partir do início da deformação plástica, em que K e n são constantes que dependem do tipo de liga. A curva (y) é conhecida como “curva de engenharia” ou “tensão de engenharia”.

C

A expressão !$ \sigma _{\tau} = K . (\varepsilon ) ^{n} !$ para muitos metais pode descrever a tensão verdadeira !$ \sigma _{\tau } !$ em função da deformação (!$ \varepsilon !$) da curva (x) a partir do início da deformação plástica, em que K e n são constantes que não dependem do tipo de liga, mas dependem da máquina de ensaio de tração. O n é conhecido como “coeficiente de ajuste”, normalmente possui valores inferiores a 1 e quanto maior seu valor, menor é a taxa de encruamento do material quando é deformado plasticamente.

D

A Lei de Hooke pode ser usada para descrever tanto a deformação plástica como a elástica, em ambas as situações, ou seja, curva (x) e curva (y).

E

A curva (x) representa a tensão verdadeira, pois leva em consideração a redução da seção transversal do corpo de prova durante o ensaio de tração. Por isso, a Lei de Hooke vale em toda a extensão da curva.

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2963917 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
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Uma experiência foi realizada no Laboratório de Ensaios Mecânicos, com um corpo de prova de um aço baixo carbono, que foi tracionado além da estricção. O ensaio foi interrompido nesse ponto e o corpo de prova foi descarregado e usinado para um diâmetro um pouco menor que o estrangulamento formado. Em um novo ensaio de tração subsequente, por que o corpo de prova não rompeu no ponto onde houve a formação do estrangulamento?

A

Porque houve formação de maclas na microestrutura dessa região.

B

Porque a microestrutura dessa região foi fortemente encruada.

C

Porque houve o aumento da superfície dos contornos de grão nessa região, prejudicando a movimentação das discordâncias.

D

Porque a nova taxa de deformação imposta no ensaio de tração favorecerá a recristalização dos grãos nessa região, diminuindo seu tamanho e aumentando a resistência.

E

Porque na região do estrangulamento os campos de tensão em torno das discordâncias reagem entre si de maneira complexa, dificultando a movimentação do circuito de discordâncias.

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2963916 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Metalúrgica
Banca: IF-ES
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São mecanismos de endurecimento de metais e suas ligas:

A

Inclusão de elementos em solução sólida substitucional e/ou intersticial; precipitação coerente e/ou incoerente; redução de tamanho de grão com diminuição de contornos de alto ângulo; aumento de contornos de subgrãos de baixo ângulo.

B

Manutenção do sistema monofásico com aumento de tamanho de grão; inclusão de elementos em solução sólida substitucional e/ou intersticial; precipitação coerente no contorno de grão; precipitação incoerente em defeitos tais como discordâncias.

C

Precipitação de segunda fase coerente e/ou incoerente; redução de tamanho de grão por meio do aumento de contornos de baixo ângulo; aumento de concentração de defeitos tais como discordâncias; eliminação de discordâncias por meio da inclusão de elementos em solução sólida substitucional e/ou intersticial.

D

Inclusão de elementos em solução sólida substitucional e/ou intersticial; precipitação coerente e/ou incoerente na matriz; redução de tamanho de grão com aumento de contornos de alto ângulo; aumento de concentração de defeitos tais como discordâncias por meio da deformação plástica.

E

Inclusão de elementos em solução sólida substitucional e/ou intersticial; precipitação coerente e/ou incoerente na matriz; manutenção do sistema isento de contornos de alto ângulo; aumento de concentração de defeitos tais como discordâncias por meio da deformação plástica.