Materiais de processo mecânico

 FACULDADE MAURICIO DE NASSAU CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

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 Lista Materiais de Construção Mecânica

Difusão

1) Defina difusão. Como a difusão pode ocorrer em materiais sólidos?

2) Descreva os dois mecanismos atômicos de difusão

3) Explique qual a diferença entre difusão em estado estacionário e a difusão em estado não estacionário (transiente).

4) Escreva a primeira e a segunda lei de Fick na forma de equações. Defina seus parâmetros.

5) Compare os mecanismos atômicos de difusão intersticial e por lacunas. Explique as razões pelas quais a difusão intersticial é mais rápida que a difusão por lacunas.

6) A purificação do gás hidrogênio por difusão através de uma chapa de paládio foi discutida na Seção 5.3. Calcule o número de quilogramas de hidrogênio que passa a cada hora através de uma chapa de paládio com 5 mm de espessura e que possui uma área de 0,20 m2, estando o sistema a 500°C. Considere um coeficiente de difusão de 1,0 x 10-8 m2/s, que as concentrações de hidrogênio nos lados com alta e baixa pressão sejam de 2,4 e 0,6 kg de hidrogênio por metro cúbico de paládio, respectivamente, e que condições de estado estacionário tenham sido atingidas.

7)Uma chapa de aço com 1,5 mm de espessura e a 1200°C possui atmosferas de nitrogênio em ambos os lados, e se j lhe permite atingir uma condição de difusão em estado estacionário. O coeficiente de difusão para o nitrogênio no aço a essa temperatura é de 6 x 10-11 m2/s, e se determina o fluxo de difusão de 1,2 X 10-7 kg/m2 * s. Sabe-se; ainda que a concentração do nitrogênio no aço na superfície com alta pressão é de 4 kg/m3. A que profundidade para o interior da chapa, a partir deste lado com pressão elevada, a concentração será de 2,0 kg/m3? Considere um perfil de concentrações linear.

8) Uma liga ferro-carbono com estrutura cristalina CFC contendo inicialmente 0,35%p C está exposta a uma atmosfera rica em oxigênio e virtualmente isenta de carbono, a 1400 K (1127°C). Sob essas circunstâncias, o carbono se difunde da liga e reage com o oxigênio na atmosfera; isto é, a concentração de carbono na superfície é mantida essencialmente em 0%p C. (Esse processo de esgotamento do carbono é conhecido por descarbonetação.) Em qual posição a concentração de carbono será de 0,15%p após um tratamento de 10 h? O valor de D a 1400 K é de 6,9 x 1011 m2/s.

9) Dentre os fatores que influenciam na Difusão Atômica estão a “Espécie em Difusão” e a “Temperatura”. Utilizando as equações e a tabela mostrados abaixo, explique como cada um desses fatores influenciam na cinética da difusão.

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Mecanismos de Ganho de Resistência e Recristalização

10) O que são discordâncias e qual a importância destas nos mecanismos de endurecimento de metais?

11) Descreva os mecanismos de aumento de resistência apresentados abaixo, explicando o porque de esses mecanismos aumentarem a resistência dos materiais (utilize desenhos para a sua explicação):

- Aumento do Número de Discordâncias;

- Redução do Contorno de Grão;

- Solução Sólida.

- Deformação Plástica a Frio;

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12) Analisando a imagem mostrada abaixo, descreva de forma sucinta quais são as etapas do tratamento térmico de recozimento e o que acontece com o tamanho do grão em cada uma delas.

13) Qual é o efeito nas propriedades mecânicas de um material metálico quando se dificulta o movimento das discordâncias?

14) Quando a concentração de uma impureza (em solução sólida) em um metal aumenta, o que acontece com os limites de resistência e escoamento? Explique.

15) É necessário selecionar um material metálico para uma aplicação que requer um limite de escoamento de pelo menos 310 MPa (45000psi) enquanto mantendo uma ductilidade mínima (%EL) de 27%. Se o metal pode ser conformado mecanicamente a frio, selecione para esta aplicação um dos seguintes candidatos: cobre, latão e aço 1040. Porque? Baseie-se nos gráficos 1 e 2, mostrados abaixo.

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Diagrama de Fases e Diagrama Fe-C

16) Qual é a diferença entre uma fase e um microconstituinte?

17) Faça uma análise das fases presentes na liga chumbo-estanho, solidificadas em condições de equilíbrio, nos seguintes ponto do diagrama, como mostra a figura abaixo: FACULDADE MAURICIO DE NASSAU CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

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Determine:

a) composição eutética.

b) temperatura eutética.

c) reação eutética.

d) as fases e as proporções dessas fases presentes no ponto c.

e) as fases e as proporções dessas fases presentes no ponto e.

18) Para a liga composta por Fe-C, mostra em anexo, determine:

a) A liga eutética e eutetóide.

b) A temperatura eutética e eutetóide.

c) A reação eutética e eutetóide.

d) Mostre no gráfico as regiões: eutetóides/eutéticas, hipoeutetóides/hipoeutéticas e hipereutetóides/hipereutéticas.

19) Considere o diagrama Fe–C mostrado em anexo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 1400oC, sendo a seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se: sirirstr.li,(ssi)fi,ssirrsfriltt,issrsirssilíri.rt-s: