Exerccios referentes aos assuntos da Prova Oficial 2

Propriedades Mecnicas:

1. Expresse a Lei de HOOKE matematicamente, indicando o significado de cada termo e explique as condies segundo as quais ela vlida?

2. Dado o diagrama tenso-deformao de engenharia, determine:

a. O mdulo de elasticidade no limite da deformao elstica;

b. Em qual momento passa-se a ter a deformao plstica do metal;

c. A caracterstica do material quando observamos o ponto de fratura. Explique.

3. A partir da figura abaixo, descreva as mudanas no perfil do corpo-de-prova at o ponto da fratura.

,

ENGENHARIA

EXERCCIO

Faculdade PITGORAS Semestre 3

Disciplina: INTRODUO A CINCIAS DOS MATERIAIS PARA ENGENHARIA

Docente: CLEYLA CALHEIROS

4. A tabela abaixo composta por ligas metlicas a temperatura ambiente e seus respectivos mdulos de elasticidade. Com o conceito estudado sobre diagrama tenso-

deformao coloque essas ligas em ordem crescente de deformao e explique o que

muda na caracterstica do material com menor e maior deformao.

5. Cite as principais diferenas entre os comportamentos das deformaes elsticas e plsticas.

6. Dentre aqueles metais listados na tabela abaixo:

a. Qual ir apresentar a maior reduo percentual em rea? Por qu?

b. Qual o mais resistente? Por qu?

c. Qual o mais rgido? Por qu?

7. Um corpo-de-prova cilndrico feito em uma dada liga metlica, com 10mm de dimetro, tensionado elasticamente em trao. Uma fora de 15.000 N produz uma

reduo no dimetro do corpo-de-prova de 7x10-3

mm, suponha que seja o suficiente

para fraturar este corpo-de-prova, ento calcule a ductilidade em termos da reduo

percentual da rea.

8. A figura abaixo mostra o comportamento tenso-deformao de engenharia em trao para uma liga de ao.

a. Qual o mdulo de elasticidade?

b. Qual o limite de proporcionalidade, indique pelo valor da tenso?

c. Qual o limite de escoamento para uma pr-deformao de 0,002, indique pelo valor da tenso?

9. Um corpo-de-prova cilndrico feito de uma liga de lato e que possui um comprimento de 100mm deve se alongar em apenas 5mm quando uma carga de trao de 100.000 N

for aplicada. Sob essas condies e supondo que essa fora seja o suficiente para

causar a fratura, calcule a ductilidade em termos de alongamento percentual.

10. Um corpo-de-prova metlico cilndrico e que possui um dimetro original de 12,8mm e um comprimento til de 50,80mm tracionado at a fratura. O dimetro no ponto de

fratura de 8,13mm e o comprimento til na fratura de 74,17mm. Calcule a

ductilidade em termos da reduo percentual da rea e do alongamento percentual.

11. Uma amostra de um dado metal com seo transversal retangular de 10,8mm x 12,5mm tracionada com uma fora de 34.300 N, o que produz apenas deformao

elstica. Dado que o mdulo de elasticidade desse material de 79GPa, calcule a

deformao resultante. (Dica: =Fora/rea; G=109; Pa=N/m)

Diagramas de Fases:

1. Quais so as principais informaes que podem ser obtidas do diagrama de fases?

2. Qual a diferena de fases de equilbrio e fases metaestvel?

3. Qual a condio termodinmica que deve ser atendida para que exista um estado de equilbrio?

4. O que um sistema isomorfo?

5. Qual a diferena entre um sistema isomorfo e euttico?

6. So dadas neste exerccio as temperaturas solidus e liquidus para o sistema cobre-ouro. Construa o diagrama de fases para esse sistema e identifique cada regio.

Composio (%p Au) Temperatura solidus (C) Temperatura liquidus (C)

0 1085 1085

20 1019 1042

40 972 996

60 934 946

80 911 911

90 928 942

95 974 984

100 1064 1064

7. Cite as fases que esto presentes e as composies das fases para as seguintes ligas:

a. 15%p Sn 85%p Pb a 100C (exemplo);

b. 25%p Pb 75%p Mg a 425C;

c. 85%p Ag 15%p Cu a 800C;

d. 55%p Zn 45%p Cu a 600C;

Diagramas de fases:

Chumbo-estanho: Exemplo

Aps a marcao do ponto original da liga (ponto vermelho), Trace a linha de amarrao

(linha preta) das linhas de solubilidade; desa linhas verticais (linha laranja) at o eixo das

composies. Leia os pontos.

C C

magnsio-chumbo

cobre-prata

cobre-zinco

8. Com as imagens dos diagramas de fases isomorfos e eutticos simples, identifique as diversas regies das fases e nomeie as linhas de solubilidade para cada imagem.

9. Para uma liga com 40%p Sn-60%p Pb a 150 C.

a. Quais fases esto presentes?

b. Em que temperatura, mantendo a composio constante, essa liga estaria na fase lquida?

c. Em que temperatura, mesmo que a composio fosse alterada, a liga permaneceria em fase liquida?

10. Dado o diagrama de fase Cobre-Nquel, a composio da liga, a temperatura e assumindo que a liga est em equilbrio, determinar:

a. Quais fases esto presentes?

b. As composies das fases?

c. As fraes mssicas das fases?

Para: 90% p de Ni e 10% de Cu a 1415 C; 75% p de Ni e 20% de Cu a 1385 C; 50% p de Ni

a 1300 C.

11. Utilizando o mesmo diagrama de fase acima (Ni-Cu). Uma mesma cobre nquel com composio de 70%p Ni 30%p Cu aquecida lentamente a partir de uma

temperatura de 1300C.

a. Em qual temperatura se forma a primeira fase lquida?

b. Qual a composio dessa fase lquida?

c. Em qual temperatura ocorre a fuso completa da liga?

d. Qual a composio do ultimo slido remanescente antes da fuso da liga?

12. possvel existir uma liga cobre-nquel que, em condies de equilbrio, consista em

uma fase com composio de 37%p Ni-63%p Cu em combinao a uma fase lquida com composio de 20%p Ni 80%p Cu? Se for possvel, qual ser a temperatura

aproximada da liga? Se no for possvel, explique por qu?

13. O diagrama de fase cobre-zinco trs inmeras fases dessa liga indique quais as fases presentes:

a. Na composio de 75%p Zn a 750C;

b. Se a composio de Cu mudar para 50%, qual a fase agora (temperatura constante)?

c. A partir de que temperatura, a liga no mudar mais de fase? E qual fase essa?

14. Cite as principais formas alotrpicas do ferro e suas principais caractersticas.

15. A solubilidade do carbono maior na ferrita ou na austenita? Explique.

16. Qual a composio dos aos quanto ao teor de carbono?

17. possvel existir uma liga cobre-prata que, em equilbrio, consista em uma fase beta com composio de 92%p Ag- 8%p Cu e tambm em uma fase lquida com

composio de 76%p Ag 24%p Cu? Se isso for possvel qual ser a temperatura

aproximada da liga? Se isso no for possvel explique por qu.

18. possvel existir uma liga cobre-prata que, em equilbrio, consista em uma fase alfa com composio de 4%p Ag- 96%p Cu e tambm em uma fase beta com composio

de 95%p Ag 5%p Cu? Se isso for possvel qual ser a temperatura aproximada da

liga? Se isso no for possvel explique por qu.

19. Uma liga chumbo-estanho com composio de 30%p Sn 70%p Pb aquecida lentamente desde uma temperatura de 150C.

a. Em qual temperatura se forma a primeira frao da fase lquida?

b. Qual a composio dessa fase lquida?

c. Em qual temperatura ocorre a fuso completa da liga?

d. Qual a composio do ultimo slido remanescente antes da fuso completa?

20. Para uma liga 52%p Ni 48%p Cu, cite as fases presentes e as suas respectivas fraes mssicas nas seguintes temperaturas: 1000C, 800C, 500C e 300C.

21. Uma liga contendo 40%p Pb 60%p Mg aquecida at uma temperatura dentro da regio das fases alfa+lquida. Se a frao mssica de cada fase for de 0,5, ento estime:

a. A temperatura da liga.

b. As composies das duas fases.