MATERIAIS DE CONSTRUO MECNICA-II1 QUESTIONRIODefina com suas palavras: ao, ferro fundido e ferro comercialmente puro.

Ao: uma liga de Fe-C que possui uma porcentagem de carbono no intervalo entre 0,008% at aproximadamente 2,0% em carbono, alm de certos elementos residuais(Si, Mn, P, S,...) provenientes do processo de fabricao.Ferro fundido: tambm uma liga Fe-C s que em uma porcentagem de carbono variando entre 2,0% e 6,67%Ferro comercialmente puro: possui uma porcentagem de carbono no intervalo entre 0% a 0,008%. Tambm pode possuir impurezas, mas em uma quantidade insuficiente para alterar as propriedades do ferropuro.Quais as fases alotrpicas do ferro puro?

Ferro (ferrita) - possui a estrutura cbica de corpo centrado (CCC) e o estado em que encontramos o ferro a temperatura ambiente (at 910oC). O ferro pode ou no ser magntico (magntico abaixo de 768 oC, que o ponto Curie). Possui uma baixa dureza.Ferro (austenita) - possui a estrutura cbica de face centrada (CFC) e encontrada a uma temperatura entre 910oC e 1390oC. Possui boa resistncia mecnica e aprecivel tenacidade alm de no ser magntica.Ferro - possui a estrutura cbica de corpo centrado (CCC) e encontrada a uma temperatura entre 1390oC e 1534 oC.O que vem a ser Ponto Curie?

o ponto onde o ferro deixa de ser magntico e passa a ser no magntico, ou vice-versa dependendo se a temperatura est acima ou abaixo de 768 oC, no caso, se abaixo, magntico.Qual a distino entre um ao carbono e um ao liga?

O ao carbono pode apresentar impurezas, porm em baixa quantidade, quantidade esta que pode ser considerada normal, ou seja, que no chega a influir nas propriedades do ao. O ao liga possui impurezas acima do normal e as mesmas afetam significativamente as propriedades do ao.Descreva o que ocorre na zona crtica durante o resfriamento de um ao hipoeutetide?

Durante o resfriamento o ferro encontrado no ao hipoeutetide se encontra na sua forma alotrpica , na zona crtica o ferro se encontra como + e o ferro ao sair da zona crtica, a sua parte que se encontra como ferro e que no se transformou em ferro se transforma em perlita, obtendo-se assim, + perlita.Determinar pela regra da alavanca, a composio estrutural de um ao com 0,45% de carbono e de um com 1,23% de carbono.

% = (0,8 0,45) x 100 / (0,8 0) = 43,75% %Fe3C = (1,23 0,8) x 100 / (6,67 0,8) = 7,33%%P = (0,45 0) x 100 / (0,8 0) = 56,25% %P = (6,67 1,23) x 100 / (6,67-0,8) = 92,67% Explicar a constituio da cementita e sua influncia sobre as propriedades dos aos.

A cementita um dos constituintes dos aos comuns, muito dura e quebradia, possui 6,67%C. Possui uma estrutura ortorrmbica. A medida em que a porcentagem de cementita aumenta em um ao, aumenta-se tambm a dureza e a fragilidade, e diminui a estrico, a ductilidade e o alongamento.Explicar a estrutura da perlita e sua influncia sobre as propriedades dos aos.

A perlita um constituinte microgrfico formado por finas lamelas justapostas de ferrita e cementita. A dureza da perlita intermediria entre a da ferrita e cementita, j que feita de lamelas moles de ferrita e duras de cementita. A proporo de ferrita em perlita de 88% e o de cementita de 12%.Mostre graficamente a influncia do teor de carbono nas propriedades dos aos carbono esfriados lentamente.

10. Com os aos-C possvel obter austenita a temperatura ambiente?No, s possvel obter austenita em aos ligas.11. Qual a solubilidade do carbono no ferro e no ferro ?A mxima solubilidade no ferro 0,025%A mxima solubilidade no ferro 2% (valor terico)12. Devido a influncia do carbono sobre a dureza do ao, costuma-se considerar quais tipos de aos carbono?ao extra-doce - 0% a 0,15% de Cao doce - 0,15% a 0,30% de Cao meio-doce - 0,30% a 0,40% de Cao meio-duro - 0,40% a 0,60% de Cao duro - 0,60% a 0,70% de Cao extra-duro - 0,70% a 1,2% de C13.Quais os efeitos dos elementos de liga sobre o diagrama de equilbrio Fe-C?A presena de impurezas no ao vai fazer baixar ou subir as linhas do diagrama de equilbrio. Alteram tambm as temperaturas de transformaes das fases alotrpicas.14. A ao dos elementos de liga sobre a linha de transformao pode ser encarada sob quais aspectos?efeito sobre a composio eutetideefeito sobre a temperatura eutetideefeito sobre o campo austentico15.Desenhe o diagrama de equilbrio Fe-C. Discutir o esfriamento dos seguintes aos ao carbono de 1500oC temperatura ambiente: 0,6%C; 0,08%C; 1,3%C.Ao lquido a 1530oC, resfriado, e tanto o hipoeutetide, o eutetide e o hipereutetide, apresentam a fase + lquido, baixando-se mais esta temperatura temos somente uma fase, a fase . Ento quando esta temperatura chega a zona crtica temos: para o ao 0,6%C = + e depois da zona crtica = + Ppara o ao 0,8%C = e depois da zona crtica = Ppara o ao 1,3%C = + Fe3C e depois da zona crtica = P + Fe3CPorque os elementos fsforo e enxofre devem ser mantidos com teores baixos nos aos?

O enxofre e o fsforo so mantidos a propores mnimas, pois so nocivos. O enxofre provoca no ao fragilidade a quente e se o ao for deformado a temperatura acima de 988 oC, ir se romper com surpreendente facilidade. Fsforo quando ultrapassa certos limites, constitui um dos elementos mais nocivos que aparece no ao devido a fragilidade que lhes comunica temperatura ambiente.Em que consiste a recristalizao dos metais?

A recristalizao o processo em que os gros deformados frio toma sua forma original atravs de aquecimento. a formao de novos gros a partir de gros deformados.Que diferena existe entre um metal superaquecido e um metal queimado?

O ao superaquecido apresenta granulao grosseira em virtude de um tratamento trmico a temperaturas demasiadamente altas ou excessivamente demorada. A sua granulao grosseira deixa o ao menos dctil, mais quebradio. Este ao pode ser regenerado. A queima quando o superaquecimento se d vizinho a linha solidus, tornando o ao ainda mais quebradio, apresentando s vzes oxidao nos contornos de gros, e este ao no pode ser mais regenerado. Qual a influncia da temperatura e do tempo sobre o tamanho dos gros?

Quanto mais alta a temperatura ou mais longo o tempo de aquecimento maior o tamanho dos gros.O que vem a ser descarbonetao superficial?

a diminuio acentuada do C nas proximidades da superfcie dos aos. Geralmente ocorre nos aos hipereutetide e altera as propriedades mecnicas dos mesmos.O que velocidade crtica de resfriamento?

a menor velocidade de resfriamento para se obter 100% de martensita.Explique a influncia do tamanho do gro nas propriedades dos aos?

Quando os gros so grandes ento as impurezas presentes no ao iro se localizar nos contornos dos mesmos, que far aumentar a concentrao de impurezas neste local, que por outro lado facilitar a expanso das fissuras provocadas por tenses externas. Com isto o material perder tenacidade e dureza.Quais os fatores que influenciam na posio das curvas do diagrama TTT?

Composio qumica;tamanho de gro da austenita;homogeneidade da austenita.Por que a determinao da temperabilidade de um ao importante?

O conhecimento da temperabilidade de um ao importante porque o principal objetivo do tratamento trmico do ao obter a maior dureza e a mais alta tenacidade, em condies controladas de velocidade de esfriamento, a uma profundidade determinada ou atravs de toda a sua seo e de modo a reduzir as tenses de resfriamento.Explicar a formao e as caractersticas da estrutura martenstica.

O ao com temperatura acima da zona crtica apresenta-se com estrutura CFC, onde a solubilidade do ao para o carbono de 2,0%. Quando este ao resfriado lentamente e chega a temperatura ambiente sua estrutura se torna CCC e s admite 0,008% de carbono intersticial. Ento quando resfriamos este ao que est a temperatura acima da zona crtica, bruscamente, os tomos de carbono presentes no ferro no tero tempo de sair da clula e sendo assim deformaro esta clula, formando assim a martensita.A martensita apresenta-se, quando observada ao microscpio, como agulhas longas e finas formando ngulos entre si de 60o e 120o. A martensita um constituinte de dureza muito elevada. O qu voc entende por troostita?

o nome dado a perlita fina que se forma nas imediaes do cotovelo das curvas em C. a forma mais dura da perlita e a que apresenta as lamelas mais finas.Qual a diferena essencial entre bainita e troostita?

Troostita (perlita fina) - Se apresenta na forma macia e escura com finas lamelas;Bainita (austenita retida) - Se forma abaixo do cotovelo e se distinge em bainita na forma de pena e bainita chamada acicular na forma de agulha.O que tratamento trmico e quais seus principais objetivos?

Tratamento trmico o conjunto de operaes de aquecimento e resfriamento a que so submetidos os aos com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes caractersticos determinados. Seus principais objetivos so:aumentar ou diminuir a dureza;

retirar tenses internas;

melhora da resistncia a corroso;

melhora da resistncia ao desgaste;

aumento da resistncia mecnica;

melhora da ductilidade;

melhora das propriedades de corte;

melhora da resistncia ao calor;

modificao das propriedades eltricas e magnticas;

melhora da usinabilidade.

As propriedades mecnicas de uma pea funo dos...

seus constituintes ferrita, perlita, cementita, austenita, etc.Quais os fatores que influnciam nos tratamentos trmicos?

Temperatura,tempo,velocidade de resfriamento e atmosfera.Em que consiste o tratamento de recozimento?

Consiste em aquecer o material acima da zona crtica (mais ou menos 50C acima do limite superior da zona crtica linha A3 para aos hipoeutetides e acima do limite inferior linha A1 para os hipereutetides) para que se obtenha a austenita e aps isto resfri-lo lentamente. Este resfriamento pode ser no prprio forno.Como se pode amaciar uma chapa de cobre que tenha sido endurecida por laminagem a frio? Assinalar as diferenas entre o recozimento para alvio de tenses e o recozimento de esferoidizao.

Podemos amaci-la fazendo um recozimento.O recozimento para alvio de tenses consiste no aquecimento do ao a temperaturas abaixo do limite inferior da zona crtica em um aquecimento lento at pelo menos de 500oC para que no modifique a estrutura interna e no produza alteraes sensveis de suas propriedades mecnicas. O recozimento de esferoidizao consiste num aquecimento e resfriamento subseqente, em condies tais a produzir uma forma globular ou esferoidal de carboneto no ao. Objetiva melhorar a usinabilidade de aos de alto carbono.A que temperatura dever aquecer-se e quanto tempo dever permanecer a esta temperatura uma barra de ao de 70mm de dimetro para efetuar seu recozimento, sabendo que o ponto crtico superior deste material de 780oC.

Aproximadamente 50C acima do seu ponto critico superior=(830C)20min/cm 70min=1h 10minQue componentes encontramos na estrutura de um ao recozido.

Encontramos no ao recozido trs constituintes dependendo do tipo do ao a ser recozido:ao hipoeutetide = ferrita + perlitaao eutetide = perlitaao hipereutetide = cementita + perlitaExplique a formao e as caractersticas da estrutura esferoidita.

Pode-se obter esferoidita fazendo um aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas logo acima e abaixo da linha A1 , ou seja, fazendo a temperatura oscilar em torno de A1 . Sua estrutura tem uma dureza muito baixa, inferior a da perlita grosseira, objetivando facilitar as operaes de deformao a frio e usinagem de aos com alto teor de carbonoQual a diferena entre um recozimento pleno e um isotrmico?

Temos o recozimento pleno quando esfriamos o material em funo da temperatura do forno ou quando deixamos exposto ao ar. Recozimento isotrmico se obtm quando esfriamos o material at uma temperatura desejada para a transformao e a mantemos o material a esta temperatura at o fim da transformao e em seguida podemos esfriar rapidamente. Em que consiste o tratamento de normalizao?

o tratamento por resfriamento continuo, que provoca a transformao da austenita, num produto constitudo por perlita fina e ferrita, ou perlita fina e cementita. Dependendo do tipo de ao, pode-se obter a bainita. Consiste no aquecimento do ao a uma temperatura acima da zona crtica, seguido de resfriamento ao ar.Em que consiste o tratamento de tmpera e que utilidade possui?

Consiste no resfriamento rpido do ao de uma temperatura superior sua temperatura crtica (mais ou menos 50C acima da linha A1 para os aos hipereutetides) em um meio como leo, gua, salmoura ou mesmo o ar. Sua utilidade o aumento do limite de resistncia a trao do ao e tambm da sua dureza.Qual ser a estrutura de um ao corretamente temperado e que propriedades possui um ao neste estado.

O ao corretamente temperado apresentar s um componente que a martensita e sua dureza estar entre 65 e 67Rc.Quais as temperaturas recomendadas para a tmpera dos aos? Justifique.

Para um ao hipoeutetide, deve-se elevar a temperatura acima do limite superior da zona crtica A3, pois sua estrutura consiste exclusivamente de austenita que se transformar em martensita. Os aos hipereutetides so normalmente aquecidos acima de A1, o ao ser constitudo de austenita e partculas de cementita, resultando aps o esfriamento martensita e cementita que apresentam durezas elevadas.Explique a razo da alta dureza da martensita.

Com o aumento da velocidade de resfriamento da austenita, no possvel a expulso do carbono da soluco slida para formar o Fe3C, tendo s a passagem do ferro para o ferro, obtendo uma soluo supersaturada de carbono em ferro, constituindo a martensita cuja extrema dureza deve ser atribuda a distoro do reticulado cbico centrado causada pela supersaturao, tenses internas e tamanho de gro muito pequeno.Explique a razo das tenses internas elevadas em um ao temperado.

As tenses internas ocorrem devido ao fato dos materiais esfriarem de maneira no uniforme, visto que a superfcie atinge a temperatura ambiente mais rapidamente do que as regies mais centrais, ocasionando mudanas volumtricas no uniformes, com as camadas superficiais contraindo mais rapidamente do que as internas. Como conseqncia, tem-se a parte central sob compresso e as camadas mais externas sob trao.O que ocorre em um ao temperado quando a tenso interna superior a tenso de escoamento? E quando superior ao limite de resistncia?

Tenso interna superior a tenso de escoamento ocorrem deformaes plsticas (o material empena)Tenso interna maior que o limite de resistncia ocorrem fissuras no materialQuando recomendvel o tratamento trmico para alvio de tenses em peas de ligas ferrosas?

Quando a excessiva dureza da martensita e estado de tenses internas esto em nveis elevados, recomenda-se fazer o revenido logo aps a tmpera ou quando a pea sofre um tratamento a frio e se deseja manter as propriedades mecnicas de antes. Como nos casos de soldas.Em que condies de composio qumica um ao pode ser temperado?

O ao deve ter uma porcentagem de carbono entre 0,3% e 0,6% de C, pois antes de 0,3% C o ao pega pouca tmpera e aps 0,6% C o material apresenta fragilidade por ter grande dureza.Em que consiste o tratamento de revenido e que utilidade possui?

O revenido um tratamento trmico que normalmente acompanha a tmpera, pois elimina a maioria dos inconvenientes provocada por esta e consiste em reaquecer o material temperado at uma temperatura conveniente, abaixo da zona crtica, e esfri-la novamente. O revenido tem a funo de aliviar as tenses internas e corrigir as excessivas dureza e fragilidade do material, aumentando sua ductilidade e resistncia ao choque.Quais as estruturas que resultam do revenido de um ao temperado?

Aps o revenido o material apresenta martensita e troostita. Apresenta a estrutura sorbtica com o revenido at 400C, a 600C apresenta a sorbita e entrando na zona crtica tm-se, perlita, cementita coalescida e ferrita. Alm de exibir uma menor velocidade de tmpera, que outra vantagem apresenta os aos liga em relao a seu tratamento trmico?

Com os aos ligas podemos ter uma velocidade de esfriamento menor, fazendo com que as tenses internas diminuam.Melhora tambm a temperabilidade do ao. Explique a fragilidade dos revenidos dos aos (azul e doena de krupp).

No revenido podem apresentar-se dois tipos de fragilidade que so:fragilidade azul - acontece quando o ao aquecido a temperatura de 250C 400C. O ao ter maior dureza e menor resistncia a impacto. O ao deformado nesta faixa encrua mais facilmente. Para se evitar isto s adicionar elementos de liga que se combinaro com o oxignio e o nitrognio.Doena de Krupp- acontece quando aquecemos o ao de uma temperatura de 430C 650C e esfriamos lentamente; a fragilidade aparece em aos que contm mangans, silcio, fsforo, cromo e nos aos cromo-nquel. Quando este ao aquecido a uma temperatura entre 550C a 600C e resfriado rapidamente ele no apresenta esta fragilidade, porm entre as temperaturas de 430C e 550C e seja qual for o resfriamento ele ir ocorrer. Este fenmeno poder ser atenuado quando for acrescentado tungstnio ou molibdnio.O que vem a ser austenita retida e quais os procedimentos para evit-la?

a austenita que no foi transformada em martensita na tmpera. Pode-se evit-la fazendo-se um revenido simples ou duplo (transformando esta austenita retida em bainita entre 200 e 300C), um resfriamento subzero, sazonamento ou choque mecnico. Em que consiste o coalescimento?

qualquer tratamento capaz de produzir esferoidita. aplicado principalmente em aos hipereutetide e consiste em:aquecimento prolongado de aos laminados ou normalizados a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crtica A1(recozimento subcrtico);

fazer a temperatura de aquecimento oscilar em torno de A1.

Como se obtm uma estrutura bainita nos aos?

Em aos carbono comuns obtm-se atravs da austmpera (tratamento isotrmico). Em alguns aos-liga pode-se obter por resfriamento contnuo.Qual o efeito dos elementos de liga sobre as linhas M1 e M2 no diagrama TTT?

Os elementos de liga os desloca para a direita e para baixo.Esquematize num diagrama temperatura versus tempo: recozimento pleno, recozimento isotrmico, normalizao, tmpera e revenido.

Um longo eixo de 25,4cm de dimetro deve ser temperado e revenido para produzir uma combinao de alta resistncia e boa durabilidade. Ser usada tmpera em leo para minimizar distores. Explique qual entre os trs aos 1040, 4140 e 81B45H, voc escolheria para produo em massa desse eixo?

Esses aos por apresentarem um certo teor de liga, tal que desloque as curvas TTT para a direita, possibilitar a obteno da martensita sem os incovenientes da tmpera quando resfriada bruscamente. (4140 e 81B45H).Conceitue tmpera superficial?

Consiste no endurecimento da camada superficial do ao. Consiste em produzir-se uma tmpera localizada apenas na superfcie das peas de ao, que assim adquirir as propriedades e os caractersticos da estrutura martenstica.Quais os processos usuais de tmpera superficial e como so realizados?

Tmpera por chama aquece-se rapidamente, acima da temperatura crtica, a superfcie a ser endurecida, por intermdio de uma chama de oxiacetileno, seguindo-se um jato de gua, em forma de borrifo, de modo a produzir uma camada endurecida at a profundidade desejada (mtodos estacionrio, progressivo, giratrio e combinado).Tmpera por induo O calor para aquecer a pea gerado nela prpria por induo eletromagntica (mtodos tmpera simultnea e tmpera contnua). Este mtodo mais preciso.Indique algumas vantagens a alguns inconvenientes da tmpera superficial.

Vantagens - no exige fornos de aquecimento, pode ser realizada em qualquer lugar da oficina, no produz aprecivel descarbonetao ou oxidao do ao, permite o emprego de aos com custo mais baixo.Incoveniente - Existe a probabilidade de se formar faixas mais moles com alguns milmetros de largura.Cite algumas propriedades resultantes da tmpera superficial.

- Boa resistncia a fadiga;- Resistncia satisfatria ao empenamento;- Superfcies duras e resistentes ao desgaste com suficiente ductilidade e tenacidade no ncleo de peasQuais os aos recomendados para a tmpera superficial?

So os aos que contm 0,3% a 0,6%C.Como o revenido aps a tmpera superficial?

Este revenido levado a efeito a temperaturas baixas (em torno de 150C e 200C), objetivando o alvio das tenses originadas. Os processos de tmpera superficial so adotados devido a caractersticos dimensionais das peas ou por outros motivos.