Tratamentos Térmicos Curso: Engenharia Mecânica Professor: Manuel Houmard  ‐ mhoumard@ufmg.br Departamento de Engenharia de Materiais e Construção – UFMG  

Lista de exercícios (Sistema Fe‐C)  

 

 

 

 

 

 

 

 

Capitulo 9 do Callister (quinta edição)  

4) Explique sucintamente por que uma  fase proeutetóide se  forma ao  longo dos contornos de grãos da austenita. 

 5) (a) Qual é a distinção entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides? 

(b) Em um aço hipoeutetóide, existem  tanto a  ferrita eutetóide como a ferrita  proeutetóide.  Explique  a  diferença  entre  elas.  Qual  será  a concentração de carbono em cada uma?  

6) Considere 1kg de austenita  contendo 1,15%p C,  resfriada até abaixo de 727°C (1341°F). 

(a)  Qual é a fase proeutetóide? (b) Quantos quilogramas se formam de cementita e de ferrita total? (c)  Quantos quilogramas se formam da fase proeutetóide e de perlita? (d) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante. 

 7) Calcule  as  frações mássicas  de  ferrita  proeutetóide  e  de  perlita  que  se 

forma em uma liga ferro‐carbono que contém 0,25%p C.  

8) Uma liga de aço contém 97,5%p Fe, 2,0%p Mo, e 0,5%p C. (a) Qual é a temperatura eutetóide dessa liga? (b) Qual é a composição eutetóide? (c)  Qual é a fase proeutetóide? Suponha que não existam alterações nas posições das outras fronteiras entre fases devido à adição do Mo.  

9) Calcule a fração mássica máxima de cementita proeutetóide possível para uma liga ferro‐carbono hipereutetóide.  

10) As  frações mássicas de  ferrita  total e  cementita  total em uma  liga  ferro‐carbono  são de 0,88 e 0,12,  respectivamente.  Informar  se  essa  é  uma liga hipoeutetóide ou hipereutetóide. Por quê?  

11) Qual é a concentração de carbono em uma liga ferro‐carbono para a qual a fração de ferrita total é de 0,94?  

12) Calcule as frações mássicas de ferrita  e cementita na perlita. 

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

14) Qual é a fase proeutetóide para uma liga ferro‐carbono na qual as frações 

mássicas  de  ferrita  total  e  cementita  total  são  de  0,92  e  0,08, respectivamente? Por quê? 

15) Considere 2,5 kg de austenita contendo 0,65%p C, resfriada até abaixo de 727°C (1341°F).  

(a) Qual é a fase proeutetóide?    (b) Quantos quilogramas se formam de cementita e de ferrita total?    (c) Quantos quilogramas se formam da fase proeutetóide e de perlita?    (d) Esboce esquematicamente e identifique a microestrutura resultante.   

16) A  microestrutura  de  uma  liga  ferro‐carbono  consiste  em  ferrita proeutetóide e perlita; as frações mássicas dessas duas microestruturas são de 0,286 e 0,714, respectivamente. Determine a concentração de carbono nessa liga. 

 17) A  microestrutura  de  uma  liga  ferro‐carbono  consiste  em  ferrita 

proeutetóide e perlita; as  frações mássicas desses microconstituintes  são de  0,20  e  0,80,  respectivamente. Determine  a  concentração  de  carbono nessa liga. 

 18) Considere 2 kg de uma liga com 99,6%p Fe‐0,4%p C que é resfriada a uma 

temperatura imediatamente abaixo da eutetóide.  (a) Quantos quilogramas de ferrita proeutetóide se formam?    (b) Quantos quilogramas de ferrita eutetóide se formam?   (c) Quantos quilogramas de cementita se formam?   

19) Calcule a fração mássica máxima de cementita proeutetóide possível para uma liga ferro‐carbono hipereutetóide.  

20) É possível  a  existência de uma  liga  ferro‐carbono para  a qual  as  frações mássicas de ferrita total e cementita proeutetóide sejam de 0,846 e 0,049, respectivamente? Por que ou porque não? 

 21) É possível  a  existência de uma  liga  ferro‐carbono para  a qual  as  frações 

mássicas  de  cementita  total  e  perlita  sejam  de  0,039  e  0,417, respectivamente? Por que ou porque não? 

 22) Calcule  a  fração mássica de  ferrita eutetóide em uma  liga  ferro‐carbono 

que contém 0,43%p C. 

23) A fração mássica de cementita eutetóide em uma  liga ferro‐carbono é de 0,104. Com base nessa informação, é possível determinar a composição da liga? Caso  isso seja possível, qual é a sua composição? Caso  isso não seja possível, explique o porquê. 

24) A fração mássica de ferrita eutetóide em uma liga ferro‐carbono é de 0,82. 

Com base nessa  informação, é possível determinar a composição da  liga? Caso  isso  seja  possível,  qual  é  a  sua  composição?  Caso  isso  não  seja possível, explique o porquê. 

25) Para  uma  liga  ferro‐carbono  de  composição  5%p  C‐95%p  Fe,  faça  os esboços  esquemáticos  da  microestrutura  que  seria  observada  para condições de resfriamento muito lento às seguintes temperaturas: 1175°C (2150°F), 1 145°C (2095°F) e 700°C (1290°F). Identifique as fases e indique as suas composições (aproximadas). 

26) Com  frequência,  as  propriedades  de  ligas  multifásicas  podem  ser aproximadas pela relação: E(liga) = EaVa+ EbVb onde   E   representa uma propriedade específica  (módulo de elasticidade, dureza etc.) e V representa a fração volumétrica. Os índices subscritos a e b representam as fases ou microconstituintes existentes. Empregue a relação acima  para  determinar  a  dureza  Brinell  aproximada  de  uma  liga  com composição de 99,80%p Fe‐0,20%p C. Suponha durezas Brinell de 80 e 280 para a  ferrita e a perlita,  respectivamente, e que as  frações volumétricas podem ser aproximadas pelas frações mássicas.   

27) Uma liga de aço contém 97,5%p Fe, 2,0%p Mo, e 0,5%p C.  (a) Qual é a temperatura eutetóide dessa liga?  (b) Qual é a composição eutetóide?  (c) Qual é a fase proeutetóide?  Suponha  que  não  existam  alterações  nas  posições  das  outras  fronteiras entre fases devido à adição do Mo.   

28) Sabe‐se que uma liga de aço contém 93,8%p Fe, 6,0%p Ni, e 0,2%p C.  (a) Qual é a temperatura eutetóide aproximada dessa liga?  (b)  Qual  é  a  fase  proeutetóide  quando  essa  liga  é  resfriada  até  uma temperatura imediatamente abaixo da eutetóide?  (c) Calcule as quantidades relativas da fase proeutetóide e perlita.  Suponha  que  não  existam  alterações  nas  posições  das  outras  fronteiras entre fases devido à adição do Ni.   

Capitulo 12 do Callister (quinta edição)  

29) (a)  Liste  as  quatro  classificações  dos  aços.  (b)  Para  cada  uma  dessas classificações, descreva sucintamente as suas propriedades e aplicações típicas.  

 30)  (a)  Cite  três  razões  devido  às  quais  as  ligas  ferrosas  são  usadas  tão 

amplamente, (b) Cite três características das ligas ferrosas que limitam a sua utilização.  

31) Explique  sucintamente  por  que  os  aços  inoxidáveis  ferríticos  e austeníticos não podem ser tratados termicamente.  

32) Qual é a função dos elementos de liga nos aços‐ferramenta?  

33) Calcule a porcentagem  volumétrica da  grafita VGr em um  ferro  fundido com 3,5%p C,  supondo que  todo o  carbono existe  como a  fase grafita. Suponha  densidades  de  7,9  e  2,3  g/cm3  para  a  ferrita  e  a  grafita, respectivamente.  

34) Com  base  na  microestrutura,  explique  sucintamente  por  que  o  ferro cinzento é frágil e fraco quando submetido à tração.  

35) Compare  os  ferros  fundidos  cinzento  e  maleável  em  relação  à  (a) composição  e  tratamento  térmico,  (b)  microestrutura,  e  (c) características mecânicas. 

36) Compare  os  ferros  fundidos  branco  e  nodular  em  relação  a  (a) composição e tratamento térmico, (b) microestrutura e (c) características mecânicas. 

 37) Dizer  se  é  possível  produzir  ferro  fundido  maleável  em  peças  que 

possuem grandes dimensões de seção reta. Por que ou por que não?