Ciência e Tecnologia dos Materiais

[pic 1]

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engenharia de produção – científico ii

vinícius tadeu menezes galvão - 232322012

ciências e tecnologia dos materiais

tratamentos térmicos e mecanismos de endurecimento de materiais metálicos

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Guarulhos

2016

vinícius tadeu menezes galvão

ciências e tecnologia dos materiais

tratamentos térmicos e mecanismos de endurecimento de materiais metálicos

Trabalho apresentado ao Curso Engenharia de Produção da Faculdade ENIAC para a disciplina de Ciências e Tecnologia dos Materiais.

Prof. Tiago Alexandre

Guarulhos

2016

[pic 2]

1. Considere duas discordâncias em cunha no mesmo plano de deslizamento e separadas por algumas distâncias interatômicas. O que pode ocorrer se, devido as tensões aplicadas ao material, essas discordâncias forem forçadas a se aproximar?

Quando duas discordâncias em cunha de mesmo sinal, distantes entre si de algumas distâncias interatômicas e localizadas no mesmo plano de deslizamento são forçadas a se aproximar pelo efeito de uma exigência externa (por exemplo, por uma tensão externa aplicada), as zonas de tração e de compressão estão do mesmo lado das discordâncias. Esses campos de tensões que existem em torno de cada discordância individual tendem a se repelir mutuamente, e, dessa forma, forçar a separação dessas duas discordâncias.

Quando duas discordâncias em cunha de sinais contrários, distantes entre si de algumas distâncias interatômicas e localizadas no mesmo plano de deslizamento são forçadas a se aproximar pelo efeito de uma exigência externa (por exemplo, por uma tensão externa aplicada), as zonas de tração e de compressão estão em lados opostos das discordâncias. Esses campos de tensões que existem em torno de cada discordância individual tendem a se atrair mutuamente, e, dessa forma, aproximar essas duas discordâncias. Essa seria uma situação que facilitaria a mobilidade dessas duas discordâncias, facilitando também a deformação plástica do material que as contém.

2. Uma barra cilíndrica de latão de diâmetro inicial igual a 30,0 mm sofreu uma deformação plástica a frio, sendo o diâmetro final depois da deformação igual a 26,8 mm.

a) Determine o grau de deformação, em % de redução de área (percent cold work).

A = π. r²

A0 = π. 15 ² = 706,86

Af = π. 13,4 ² = 564,10

%TF =  x 100% → %TF =  x 100% → %TF =  x 100%[pic 3][pic 4][pic 5]

→ %TF =  x 100% → %TF =% [pic 6][pic 7]

b) Estime, utilizando os gráficos abaixo, o limite de escoamento e a ductilidade dessa liga depois da deformação a frio.

[pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

Tensão de escoamento = ± 350 Mpa.

Ductilidade = ± 25%

3. Como a precipitação de uma segunda fase em materiais cristalinos é um processo ativado termicamente, uma expressão de Arrhenius pode ser usada para estimar o tempo exigido para alcançar a dureza máxima. Como uma primeira aproximação, você pode tratar t−1 como uma max

“taxa”, onde tmax é o tempo para alcançar o máximo da dureza. Para determinada liga de alumínio, tmax é de 40 horas a 150 °C e somente 4 horas a 190 °C. Use a Equação dada abaixo para calcular a energia de ativação para esse processo de precipitação.

taxa = C.e −Q/RT

ln taxa 1 – ln taxa 2 = - Q (  -  )                                  taxa 1 =  = 0,025[pic 15][pic 16][pic 17]

ln 0,025 – ln 0,25 = - Q (  -  )                       taxa 2 =  = 0,25[pic 18][pic 19][pic 20]

-2,3026 = - Q (2,4577x10-5)

Q = [pic 21]

Q = 93689,2216 ou ± 94 KJ/mol

4. Uma vareta de aço cilíndrica com raio de 7,5 mm é estirada através de uma matriz de 4 mm de raio. Qual é a porcentagem resultante de trabalho a frio? Durante o procedimento de trabalho a frio, a peça acumula muitas tensões. Explique sucintamente como ocorre este efeito.

A = π. r²

A0 = π. 7,5 ² = 176,71

Af = π. 4 ² = 50,26

%TF =  x 100% → %TF =  x 100% → %TF =  x 100%[pic 22][pic 23][pic 24]

→ %TF =  x 100% → %TF =% [pic 25][pic 26]

Após o processo de conformação a frio sem adição de caloe, onde esse material sofre um encruamento, aumentando sua dureza, resistência a tração e diminuindo a capacidade de alongamento.

Quanto maior a % aplicada sobre a área do material, maior é sua dureza e sua resistência a tração, e menor a sua capacidade de alongamento.

5. Descreva de forma sucinta cada uma das etapas do tratamento térmico apresentados na figura a seguir (recuperação, recristalização e crescimento do grão), associando aos efeitos causados na ductilidade e no limite de resistência à tração do material e também às temperaturas de transição entre cada tipo de tratamento. Faça uma estimativa do tamanho do grão, da ductilidade e da resistência a tração do material tratado à temperatura de 600 °C.