Materiais Aplicados

S.J. dos Campos - DutraS.J. dos Campos - Dutra
Uma introdução dos materiaisUma introdução dos materiais
aplicadosaplicados
Prof. Dr. Fernando Cruz BarbieriProf. Dr. Fernando Cruz Barbieri
UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP
ENGENHARIA MECATRÔNICA, PRODUÇÃO E
AERONÁUTICA
Exercícios de Ciência dosExercícios de Ciência dos
MateriaisMateriais

AERONÁUTICA
B1B1
1. Lista de Exercícios1. Lista de Exercícios

AERONÁUTICA
2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto, para que
serve e dê alguns exemplos?serve e dê alguns exemplos?

AERONÁUTICA
aa bb cc dd ee
Ponto a = Fase solidaPonto a = Fase solida αα 100%100% αα
Ponto b = Fase solidaPonto b = Fase solida αα 100%100% αα
Ponto c = misturaPonto c = mistura αα + L r. alavanca+ L r. alavanca
PPαα == CCLL – C– Coo x 100% = 50 – 40 x 100x 100% = 50 – 40 x 100
CCLL – C– Cαα 50 - 3050 - 30
PPαα = 50%= 50% αα PPLL = 50 % L= 50 % L
Ponto d = Fase LiquidaPonto d = Fase Liquida αα 100% L100% L
Ponto e = Fase LíquidaPonto e = Fase Líquida αα 100% L100% L

AERONÁUTICA
2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto,2) Explique com suas próprias palavras o que são digrama de fases de um composto,
para que serve e dê alguns exemplos?para que serve e dê alguns exemplos?
Os diagramas de fases (também chamados de diagrama de equilíbrio) relacionamOs diagramas de fases (também chamados de diagrama de equilíbrio) relacionam
temperatura, composição química e quantidade das fases em equilíbrio.temperatura, composição química e quantidade das fases em equilíbrio.
•Um diagrama de fases é um “mapa” que mostra quais fases são as mais estáveisUm diagrama de fases é um “mapa” que mostra quais fases são as mais estáveis
nas diferentes composições, temperaturas e pressões.nas diferentes composições, temperaturas e pressões.
•• A microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagramaA microestrutura dos materiais pode ser relacionada diretamente com o diagrama
de fases.de fases.
•• Existe uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as suasExiste uma relação direta entre as propriedades dos materiais e as suas
microestruturas.microestruturas.

AERONÁUTICA
3)3) Uma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobreUma prata de lei, uma liga contendo aproximadamente 90% de prata e 10% de cobre
é aquecida nas temperaturas 600, 800 e 1100é aquecida nas temperaturas 600, 800 e 110000
C. Determine as fases presentes e suasC. Determine as fases presentes e suas
proporções, como mostra a figura abaixo.proporções, como mostra a figura abaixo.

AERONÁUTICA
600 = mistura600 = mistura αα ++ ββ alavancaalavanca
PPαα == CCββ – C– Coo x 100% =x 100% =
CC ββ – C– Cαα
PPαα == 98 – 10 x 100% = 93,6%98 – 10 x 100% = 93,6%
98 – 498 – 4
PPββ = 6,4 %= 6,4 % ββ
800 = mistura800 = mistura αα + L alavanca+ L alavanca
PPαα == CCLL – C– Coo x 100% =x 100% =
CC LL – C– Cαα
PPαα == 25 – 10 x 100% = 88,3%25 – 10 x 100% = 88,3%
25 – 825 – 8
PPLL = 11,7 % L= 11,7 % L
110 = Fase Líquida110 = Fase Líquida αα 100% L100% L

AERONÁUTICA
4 ) Para uma liga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 1504 ) Para uma liga de solda com 40% de estanho e 60% de chumbo a 15000
C ,C ,
a) quais as fases presentes,a) quais as fases presentes,
b) qual a proporção de cada fase.b) qual a proporção de cada fase.
misturamistura αα ++ ββ alavancaalavanca
CC αα = 10% Sn= 10% Sn
CC00 == 40%Sn40%Sn
CC ββ = 98 %Sn= 98 %Sn
PPαα == CCββ – C– Coo x 100% =x 100% =
CC ββ – C– Cαα
PPαα == 98 – 40 x 100% = 65,9%98 – 40 x 100% = 65,9%
98 – 1098 – 10
PPββ = 34,1 %= 34,1 % ββ

AERONÁUTICA
5) Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg5) Uma liga típica para componentes de aeronaves contém 92kg de magnésio e 8 kg
de alumínio.de alumínio. Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: 650Quais são fases presentes e as proporções dessas fases a: 65000
C,C,
53053000
C, 420C, 42000
C, 310C, 31000
C e 200C e 20000
C, conforme mostra figura abaixo?C, conforme mostra figura abaixo?

AERONÁUTICA
65065000
C (a)C (a)
53053000
C (b)C (b)
42042000
C (c)C (c)
31031000
C (d)C (d)
20020000
C (e)C (e)

AERONÁUTICA
1) Faça uma analise das fases presentes na liga chumbo-estanho, solidificadas em condições de
equilíbrio, nos seguintes ponto do diagrama, como mostra a figura abaixo:
pede-se: 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

AERONÁUTICA

AERONÁUTICA
2) Para a liga composta por Fe-C, como mostra a figura abaixo, 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
hipereutetóides/hipereutéticas

AERONÁUTICA
d)d)
a)a) Eutética = 4,3%C Eutetóide = ,76%CEutética = 4,3%C Eutetóide = ,76%C
b)b) TTeutéticaeutética = 1148= 114800
C TC TEutetóideEutetóide = 727= 72700
CC
c)c)
Reação eutéticaReação eutética L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)
Reação eutetóideReação eutetóide γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7%)γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7%)

AERONÁUTICA
a.) Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características.a.) Cite as principais formas alotrópicas do ferro e suas principais características.
b.) Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético?b.) Qual a estrutura do ferro que é magnética? Até que temperatura o ferro é magnético?
c.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbonoc.) Aços são as principais ligas de Fe-C de ampla aplicação na engenharia. Como o carbono
encontra-se na estrutura cristalina do ferro?encontra-se na estrutura cristalina do ferro?
d.) A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique.d.) A solubilidade do carbono é maior na ferrita ou na austenita? Explique.
e.) Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono?e.) Qual a composição dos aços quanto ao teor de carbono?
f.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nosf.) Como variam as propriedades mecânicas dos aços, como resistência, dureza e ductilidade, nos
aços de acordo com o teor de carbono?aços de acordo com o teor de carbono?
g.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a queg.) Com base no diagrama Fe-C, qual a solubilidade máxima do carbono nos aços e a que
temperatura ocorre?temperatura ocorre?
h.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutéticah.) Com base no diagrama Fe-C, especifique as temperaturas e composições das reações eutética
e eutetóide.e eutetóide.
i.) Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides?i.) Qual a diferença entre aços hipoeutetóides e hipereutetóides?
j.) Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides?j.) Como são as microestruturas características dos aços eutetóides, hipo e hiper eutetóides?
k.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, sek.) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente, se
resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.
l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita e da cementita na perlita.∝l.) Use a regra das alavancas para determinar a fração da ferrita e da cementita na perlita.∝
3) Responda as questões abaixo3) Responda as questões abaixo

AERONÁUTICA
a.)a.) Ferro α (ferrita) - possui a estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) e é o estado em que
encontramos o ferro a temperatura ambiente (até 910o
C). O ferro α pode ou não ser magnético
(magnético abaixo de 768 o
C, que é o ponto Curie). Possui uma baixa dureza.
Ferro γ (austenita) - possui a estrutura cúbica de face centrada (CFC) e é encontrada a uma
temperatura entre 910o
C e 1390o
C. Possui boa resistência mecânica e apreciável tenacidade além de não
ser magnética.
Ferro δ - possui a estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) e é encontrada a uma temperatura entre
1390o
C e 1534 o
C.

b.)b.) Ferrita estrutura CCC(cúbica de corpo centrado), magnética ate 768°Cɑ
c.)c.) O carbono forma uma solução sólida intersticial com o ferro, isto é, os átomos de carbono se
colocam nos interstícios da estrutura cristalina do ferro.
d.)d.) A máxima solubilidade no ferro α é 0,025%
A máxima solubilidade no ferro γ é 2% (valor teórico)
Os interstícios variam de tamanho de acordo com a estrutura, isto é, os interstícios da estrutura CCC
são menores do que os da estrutura CFC.
Exemplo, no caso da liga ferro-carbono os raios máximos do interstícios no ferro corresponde a 0,36
ângstrons para a estrutura CCC, e 0,52 ângstrons para a estrutura CFC.

AERONÁUTICA
e.)e.) Aço=Aço= 0,008 até 2,06% de Carbono0,008 até 2,06% de Carbono
f.)f.) A presença de átomos de impureza causa deformações na rede cristalina do solvente restringindo o
movimento das discordâncias e assim alterando as propriedades dos aços.
De acordo com o teor de carbono no aço as propriedades do aço melhoram.
Existem aços de baixo , médio e alto teor de carbono
Baixo carbono: possui baixa resistência e dureza e alta tenacidade e ductilidade. É usinável e soldável,
além de apresentar baixo custo de produção. Geralmente, este tipo de aço não é tratado termicamente.
Médio carbono: possui maior resistência e dureza e menor tenacidade e ductilidade do que o baixo
carbono. Apresentam quantidade de carbono suficiente para receber tratamento térmico de têmpera e
revenimento, embora o tratamento, para ser efetivo, exija taxas de resfriamento elevadas e em seções
finas.
Alto carbono: é o de maior resistência e dureza. Porém, apresentam menor ductilidade entre os aços
carbono. Geralmente, são utilizados temperados ou revenidos, possuindo propriedades de manutenção
de um bom fio de corte.

AERONÁUTICA
g.)g.)
aproximadamente 2,1 %C da fase austenitica a 11480
C
h.)h.) Reação eutética
A 1148°C ocorre a reação
L (4.3% C) <=> γ (2.11% C) + Fe3C (6.7% C)
Reação eutetóide
A 727°C ocorre a reação
γ (0.77% C) <=> α (0.022% C) + Fe3C (6.7% C)
i.)i.) A diferença esta na percentagem de carbono presente no aço, de 0,008 a 0,76٪ de carbono o aço e
hipoeutetoide acima de 0,76 ate 2,14٪ de carbono o aço e hipereutetoide.
j.)j.) Eutetoide –perlita
Hipo – ferrita(macia e dutil), cementita(dura e frágil)
Hiper –ferrita proeutetoide + perlita.

AERONÁUTICA
k.)k.)
Ferrita- ductil, baixa resistência mecânica,macia.
Cementita- dura e resistente.
Perlita- alta resistência mecânica,dureza,baixa ductilidade.
l.)l.)
m.)m.) Ferrita.
n.)n.) Cementita

AERONÁUTICA
4) Considere o diagrama Fe–C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 14004) Considere o diagrama Fe–C dado abaixo. Uma liga com 3,0 %C (% mássica) é fundida a 1400oo
C, sendo aC, sendo a
seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se:seguir resfriada lentamente, em condições que podem ser consideradas como sendo de equilíbrio. Pergunta-se:
a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga?a) Qual é a temperatura de início de solidificação dessa liga?
b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item (a)?b) Qual é a primeira fase sólida que se solidifica à temperatura definida no item (a)?
c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga?c) Qual é a temperatura na qual termina a solidificação dessa liga?
d) A 1148d) A 1148oo
C, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas?C, quais são as fases presentes, as suas composições e as suas proporções relativas?
e) A 723e) A 723oo
C, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?C, quais são os constituintes dessa liga, as suas composições e as suas proporções relativas?

AERONÁUTICA
a)a) 1300130000
CC
β)β) γγ
c)c) 1148114800
CC
d)d)
fases -> a austenita e fase líquida.
composições -> de cada fase, e as respectivas proporções relativas calculadas pela regra da alavanca são dadas abaixo.
Fase Composição (%C) Proporção relativa (%)
Austenita 2,1 (4,3-3,0)/(4,3-2,1) = 0,5909 → 59,1%
Líquida 4,3 (3,0-2,1)/(4,3-2,1) = 0,5909 → 40,9%
e)e) Fases -> cementita e a ferrita (ligeiramente inferior à temperatura da reação eutetóide)
Toda a ferrita está contida na perlita (microconstituinte eutetóide formado por uma mistura íntima de ferrita e
cementita, originária da austenita, através de uma reação eutetóide).
Apenas parte da cementita está contida no microconstituinte eutetóide.
As proporções relativas de cementita e de ferrita podem ser calculadas pela regra da alavanca, como apresentado a
seguir.
Fase Composição (%C) Proporção relativa (%) ferrita 0,022 (6,7-3,0)/(6,70-0,022) = 0,541 5,4% cementita→
6,70 (3,0-0,022)/(6,70-0,022) = 0,459 4,6%→
A proporção relativa da microestrutura perlítica, composta por ferrita e por cementita, pode se calculada pela regra
da alavanca. Consideramos a microestrutura perlítica como sendo um constituinte, e fazemos o cálculo da regra da
alavanca, como segue:
Composição (%C) Proporção relativa (%) perlita 0,7 (6,7-3,0)/(6,70-0,7) = 0,6239 62,4% cementita (fora da→
perlita)

AERONÁUTICA
Ferrita (α):

estrutura cúbica existente:____CCC_______
b) solubilidade máxima de carbono (teor %): _0,022% até temperatura de 727_0C
c) propriedades mecânicas:____MOLE_________

Austenita (γ):

a)estrutura cúbica existente:____CFC__________
b) solubilidade máxima de carbono (teor %): _2,1_% até temperatura de _1148__0
C
c) forma estável do ferro puro a temperatura entre _9120
C a _13940
C
d) propriedades mecânicas:______BOAS_________

Ferrita (δ):

a)estrutura cúbica existente:____CCC___________
b) forma estável até a temperatura de _1534__0
C
c)possui alguma aplicação tecnológica ::NAO
Cementita (Fe3C):

a)forma-se quando o limite de solubilidade de carbono é__6,7%c_
b) forma estável até a temperatura de _1148_0
C
c) propriedades mecânicas:_____FRAGIL__________

Perlita

a)quais as microestruturas que formam a perlita:__FERRITA__CEMENTITA___
b) as lamelas claras se refere a:__FERRITA e as lamelas escuras a ___CEMENTITA_
c) propriedades mecânicas:_______BOAS________

AERONÁUTICA
6) Calcular a proporção de ferrita e perlita no ponto f desta liga
hipoeutetóide. Admitir sendo C0 = 0,35 % C.
OBS: utilize as informações da folha anexa para se efetuar os cálculos.

AERONÁUTICA
B2B2

AERONÁUTICA
1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga1) Usando o diagrama de transformação (TTT) por resfriamento contínuo para a liga
ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo:ferro-carbono, indique nas 4 curvas de resfriamento contínuo:
a) as seguintes microestruturas nas curvas A, B, C e D;a) as seguintes microestruturas nas curvas A, B, C e D;
b) quais tratamentos térmicos referem-se as curvas A,B,C e D.b) quais tratamentos térmicos referem-se as curvas A,B,C e D.
a)a) EstruturaEstrutura
a)a) MartensitaMartensita
b)b) Martensita +Martensita +
bainitabainita
c)c) Martensita +Martensita +
bainita+perlitabainita+perlita
+ferrita+ferrita
d)d) Perlita+Perlita+
ferritaferrita
b)b) TratamentoTratamento
a)Temperaa)Tempera
b) Temperab) Tempera
c)Temperac)Tempera
d) normalizaçãod) normalização

AERONÁUTICA
ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturasferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas
formadas?formadas?
MartensitaMartensita
Perlita +Perlita +
Bainita+Bainita+
PerlitaPerlita

AERONÁUTICA
ferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturasferro-carbono, indique nas 3 curvas de resfriamento contínuo as microestruturas
formadas?formadas?
BainitaBainita
Ferrita + PerlitaFerrita + Perlita
+ Bainita+ Bainita

AERONÁUTICA
4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido:4) Explique para cada tratamento térmico: recozimento, normalização, têmpera e revenido:
a) objetivo (finalidade)a) objetivo (finalidade)
b) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de resfriamentob) metodologia (temperatura de tratamento, encharque e velocidade de resfriamento
c) Aplicaçõesc) Aplicações
5) Explique porque estes fatores influenciam as curvas do diagrama TTT?5) Explique porque estes fatores influenciam as curvas do diagrama TTT?
composição química ( teor de carbono e elemento de liga)composição química ( teor de carbono e elemento de liga)
tamanho do grão austeníticotamanho do grão austenítico
6) Explique como a6) Explique como a martensitamartensita da liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido ada liga Fe-C é obtida através de um resfriamento rápido a
partir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída dopartir da temperatura de austenitização, relacionando com o processo de saída do
carbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpocarbono de dentro da célula CFC (figura) para formar uma célula tetragonal de corpo
centrado.centrado.
Teoria, tirar a apostilaTeoria, tirar a apostila

AERONÁUTICA
7) Usando o diagrama de7) Usando o diagrama de transformação tempo-temperaturatransformação tempo-temperatura para umapara uma liga de ferro-carbonoliga de ferro-carbono
com composiçãocom composição eutetóideeutetóide, especifique a, especifique a natureza da microestrutura finalnatureza da microestrutura final (em termos de(em termos de
microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintesmicroconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes
tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontratratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra
inicialmente a uma temperatura de 800inicialmente a uma temperatura de 80000
C e que ela tenha sido mantida a essa temperaturaC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura
por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura austenítica.
a) Resfriamento rápido até 300a) Resfriamento rápido até 30000
C de 1s, manutenção dessa temperatura por 10C de 1s, manutenção dessa temperatura por 1033
ss
(isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 10(isotérmico), seguido por um resfriamento lento por 1044
s até temperatura ambiente.s até temperatura ambiente.
b) Resfriamento rápido até 680b) Resfriamento rápido até 68000
C, manutenção dessa temperatura por 10C, manutenção dessa temperatura por 1044
s (isotérmico),s (isotérmico),
seguido por um resfriamento lento por 10seguido por um resfriamento lento por 1055
c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 10c) Resfriamento lento continuo até temperatura ambiente por 1055
s.s.

AERONÁUTICA
aa
bb
cc
a 50% bainitaa 50% bainita
b 100%b 100%
perlita grossaperlita grossa
c) 100%c) 100%
perlita grossaperlita grossa

AERONÁUTICA
8) Usando o diagrama de8) Usando o diagrama de transformação tempo-temperaturatransformação tempo-temperatura para umapara uma liga de ferro-carbonoliga de ferro-carbono
com composiçãocom composição eutetóideeutetóide, especifique a, especifique a natureza da microestrutura finalnatureza da microestrutura final (em termos(em termos
de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aosde microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos
seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra seseguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se
encontra inicialmente a uma temperatura de 800encontra inicialmente a uma temperatura de 80000
C e que ela tenha sido mantida a essaC e que ela tenha sido mantida a essa
temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogêneatemperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea
temperatura austenítica.temperatura austenítica.
a)a) Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente.Resfriamento rápido continuo por 8s até temperatura ambiente.
b) Resfriamento rápido até 575b) Resfriamento rápido até 57500
C, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamentoC, manutenção dessa temperatura por 40s, resfriamento
lento até 200lento até 20000
C.C.
c) Resfriamento rápido até 400c) Resfriamento rápido até 40000
C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s,C até 1s, manutenção dessa temperatura por 12s,
resfriamento rápido até 10resfriamento rápido até 1022
d) Resfriamento rápido até 300d) Resfriamento rápido até 30000
C, manutenção dessa temperatura por 10C, manutenção dessa temperatura por 1044
s, resfriamentos, resfriamento
lento até 10lento até 1055
segundos.segundos.

AERONÁUTICA
aa
cc
dd
bb
a 90% martensitaa 90% martensita
b 100% perlita finab 100% perlita fina
c 25% bainita superior+c 25% bainita superior+
90% martensita90% martensita
d 100% bainita inferiord 100% bainita inferior

AERONÁUTICA
9)9) Usando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono comUsando o diagrama de transformação tempo-temperatura para uma liga de ferro-carbono com
composição hipereutetóide de 1,13%C , especifique a natureza da microestrutura final (emcomposição hipereutetóide de 1,13%C , especifique a natureza da microestrutura final (em
termos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aostermos de microconstituintes presentes) para uma pequena amostra que foi submetida aos
seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra seseguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se
encontra inicialmente a uma temperatura de 860encontra inicialmente a uma temperatura de 86000
C e que ela tenha sido mantida a essaC e que ela tenha sido mantida a essa
temperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperaturatemperatura por tempo suficiente para que atingisse uma completa e homogênea temperatura
austenítica.austenítica.
a) Cementita + perlita grossaa) Cementita + perlita grossa
b) Martensita 90%b) Martensita 90%
c) 50% Perlita fina + 100% bainita inferiorc) 50% Perlita fina + 100% bainita inferior

AERONÁUTICA
bb cc
aa
a Resfriamento lento continuo atéa Resfriamento lento continuo até
temperatura ambiente por 10temperatura ambiente por 1066
s.s.
b Resfriamento rápido continuo porb Resfriamento rápido continuo por
0,4s até temperatura ambiente.0,4s até temperatura ambiente.
c Resfriamento rápido até 543c Resfriamento rápido até 54300
CC
por 0,1s, manutenção dessapor 0,1s, manutenção dessa
temperatura por 1s, resfriamentotemperatura por 1s, resfriamento
rápido até 290rápido até 29000
C, manutençãoC, manutenção
dessa temperatura por 10dessa temperatura por 1044
s es e
resfriamento por 10resfriamento por 1055
s atés até
temperatura ambiente.temperatura ambiente.

AERONÁUTICA
10)10) Coloque os aços abaixo por ordem decrescente de resistência:Coloque os aços abaixo por ordem decrescente de resistência:
-0.3wt%C esferoidita-0.3wt%C esferoidita
-0.3wt%C perlita grosseira-0.3wt%C perlita grosseira
-0.6wt%C perlita fina-0.6wt%C perlita fina
-0.6wt%C perlita grosseira-0.6wt%C perlita grosseira
-0.6wt%C bainita-0.6wt%C bainita
-0.9wt%C martensita-0.9wt%C martensita
-1.1wt%C martensita........-1.1wt%C martensita........
RespostaResposta
1.1wt%C martensita1.1wt%C martensita
0.9wt%Cmartensita0.9wt%Cmartensita
0.6wt%C bainita0.6wt%C bainita
0.6wt%C perlita fina0.6wt%C perlita fina
0.6wt%C perlita grosseira0.6wt%C perlita grosseira
0.3wt%C perlita grosseira0.3wt%C perlita grosseira
0.3wt%C esferoidita0.3wt%C esferoidita

AERONÁUTICA
11) Peças de um aço com 0,77% C (eutectóide) são aquecidas durante 1 hora a 850 °C e depois11) Peças de um aço com 0,77% C (eutectóide) são aquecidas durante 1 hora a 850 °C e depois
são submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT-TI dasão submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT-TI da
figura determine a microestrutura das peças após cada tratamento.figura determine a microestrutura das peças após cada tratamento.
a) Têmpera em água até à temperatura ambientea) Têmpera em água até à temperatura ambiente
b) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, seguida deb) Arrefecimento em banho de sais até 680 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de
arrefecimento em água.arrefecimento em água.
c) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, seguida dec) Arrefecimento em banho de sais até 570 °C, manutenção durante 3 minutos, seguida de
d) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, seguida ded) Arrefecimento em banho de sais até 400 °C, manutenção durante 1 hora, seguida de
e) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, seguida dee) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 1 minuto, seguida de
f) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida def) Arrefecimento em banho de sais até 300 °C, manutenção durante 2 horas, seguida de

AERONÁUTICA
aa
ee
bb
dd
cc
ff
a 90% martersitaa 90% martersita
b 100% perlita grossab 100% perlita grossa
c 100% perlita finac 100% perlita fina
d 100% bainita superiord 100% bainita superior
e 50% bainita inferior +e 50% bainita inferior +
martensitamartensita
f 100% bainita inferiorf 100% bainita inferior

AERONÁUTICA
12.) Responda
a) - A formação da martensita depende do tempo?
b) - Por que a martensita não aparece no diagrama de equilíbrio Fe-C?
c) - A martensita é mais facilmente obtida num aço hipo ou hipereutetóide?
d) Quais são as principais fases que podem estar presentes nos aços a temperatura ambiente,
se resfriados lentamente? Cite as principais propriedades mecânicas dessas fases.
e) Diferencie as propriedades da martensita e da martensita revenida, dizendo como podem
ser obtidas.
f) Qual o microconstituinte mais mole dos aços?
g) Qual o microconstituinte mais duro dos aços?
h) Quais são os principais fatores que modificam a posição das curvas TTT?
i) Alto teor de carbono favorece ou dificulta a formação da martensita? E da perlita?
j) Tamanho de grão grande favorece ou dificulta a formação da martensita? E da perlita?
Justifique.
k) Quais o efeito dos elementos de liga na formação da martensita e da perlita?
l) É possível obter um aço com estrutura austenítica a temperatura ambiente?
m) É possível obter um aço com estrutura martensítica por resfriamento lento?
n) A transformação martensítica nos aços ocorre com aumento ou diminuição de volume? Qual o
efeito disso no material?

AERONÁUTICA
12.) Responda
a)Como a martensita não envolve difusão, a sua formação ocorre instantaneamente (independente do
tempo, por isso na curva TTT a mesma corresponde a uma reta)
b) Tem estrutura tetragonal cúbica. Assim, é uma fase metaestável, por isso não aparece no
diagrama.
c) Quanto o maior teor de carbono em um aço, maior a probabilidade de formar a martensita,
portanto aço hipereutetóide forma mais facilmente as matensita.
d) Ferrita- ductil, baixa resistência mecânica,macia.
Austenita- media resistência mecânica, media dureza, media ductilidade.
Cementita- dura e resistente.
Perlita- alta resistência mecânica,dureza,baixa ductilidade.
e) Martensita: É uma solução sólida supersaturada de carbono (não se forma por difusão);
microestrutura em forma de agulhas; é dura e frágil (dureza: 63-67 Rc); tem estrutura tetragonal
cúbica (é uma fase metaestável, por isso não aparece no diagrama). Na martensita todo o carbono
permanece intersticial, formando uma solução sólida de ferro supersaturada com carbono, que é
capaz transformar-se em outras estruturas, por difusão, quando aquecida. É obtida quando se
resfria aço austenítico rapidamente até a temperatura ambiente.
Martensita revenida: É obtida pelo reaquecimento da martensita (fase alfa + cementita). Neste
processo, a dureza cai; os carbonetos precipitam e formam de agulhas escuras

AERONÁUTICA
12.) Responda
f) Ferrita
g) No equilibrio a cementita e fora do equilíbrio a martensita
h) Composição química; tamanho de grão da austenita; homogeneidade da austenita.
i) Quanto menor o teor de carbono (abaixo do eutetóide) mais difícil de obter estrutura
martensítica. A percentagem de perlita será tanto menor quanto menor for o teor de carbono,
anulando-se quanto este cair abaixo de 0.020%.
j) Quanto maior os tamanhos de grão mais para a direita deslocam-se as curvas TTT, e o tamanho
de grão grande dificulta a formação da perlita, já que a mesma inicia-se no contorno de grão. Então,
tamanho de grão grande favorece a formação da martensita
k) Quanto maior o teor e o número dos elementos de liga, mais numerosas e complexas são as
reações. Todos os elementos de liga (exceto o Cobalto) deslocam as curvas para a direita,
retardando as transformações. Facilitam a formação da martensita. Como conseqüência: em
determinados aços pode-se obter martensita mesmo com resfriamento lento

AERONÁUTICA
12.) Responda
l) No aço AISI 1321 cementado, as linhas Mi e Mf são abaixadas. Neste aço a formação da
martensita não se finaliza, levando a se ter austenita residual a temperatura ambiente.
m) Sim.
Use as curvas TTT para um aço eutetóide para especificar o microconstituinte através de um
resfriamento isotermico. Assuma que o resfriamento inicia-se a 7600
C.
Resfriado rapidamente até 3000
C, permanecendo por 20 segundos e então resfriado rapidamente
em água, forma-se a Martensita.
n) Ocorre aumento de volume por causa da transformação de ordem estrutural no retículo
cristalino do aço ( de austenita para martensita) e porque a martensita ocupa maior volume,
ocorre uma conseqüentemente variação nas dimensões da peça, conhecida genericamente por
distorção.

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