Ligas Não Ferrosas
Qual é a diferença principal entre as ligas forjadas e as fundidas?
Por que os rebites em uma liga de alumínio 2017 devem ser refrigerados antes de serem usados?
Qual é a principal diferença entre as ligas tratáveis e não tratáveis termicamente?
Informe as características distintas, as limitações e as aplicações dos seguintes grupos de ligas:
ligas de titânio, metais refratários, superligas e metais nobres.
Operações de Conformação
Cite vantagens e desvantagens do trabalho a quente e do trabalho a frio.
Cite vantagens da conformação de metais por extrusão em comparação à conformação por
laminação.
Cite algumas desvantagens.
Endurecimento por Precipitação
Compare o endurecimento por precipitação (Seção 11.10) com o endurecimento de um aço
por têmpera e revenido (Seções 10.5, 10.6 e 10.8) em relação ao seguinte:
(a) O procedimento completo de tratamento térmico
(b) As microestruturas desenvolvidas
térmico
(c) Como as propriedades mecânicas mudam durante os vários estágios do tratamento
Qual é a principal diferença entre os processos de envelhecimento natural e artificial?
Ligas Não Ferrosas
A seguir tem-se uma lista de metais e ligas:
Aço-carbono comum
Latão
Ferro fundido cinzento
Platina
Aço Inoxidável
Liga de titânio
Magnésio
Zinco
Aço-ferramenta
Alumínio
Tungstênio
Selecione a partir dessa lista o metal ou a liga que é mais adequado(a) para cada uma das
seguintes aplicações e cite pelo menos uma razão para sua escolha:
(a) O bloco de um motor a combustão interna
(b) Trocador de calor para condensação de vapor
(c) Lâminas das turbinas de motores a jato
(d) Broca de perfuração
(e) Recipiente criogênico (isto é, para temperaturas muito baixas)
(f) Como um pirotécnico (isto é, em sinalizadores e fogos de artifício)
(g) Elementos para fornos de altas temperaturas a serem usados em atmosferas oxidantes
Um grupo de novos materiais são os vidros metálicos (ou metais amorfos). Escreva um texto
sobre esses materiais no qual sejam abordadas as seguintes questões:
(a) composições de alguns dos vidros metálicos comuns
(b) características desses materiais que os tornam tecnologicamente atrativos
(c) características que limitam sua utilização
(d) empregos atuais e potenciais
(e) pelo menos uma técnica que seja usada para produzir vidros metálicos
Entre as ligas a seguir, selecione aquela(s) que pode(m) ter sua(s) resistência(s) aumentada(s)
por tratamento térmico, por trabalho a frio ou por ambos: titânio R50500, magnésio AZ31B,
alumínio 6061, bronze fosforado C51000, chumbo, aço 6150, aço inoxidável 304 e cobre-berílio
C17200.
Um elemento estrutural com 100 mm (4 in) de comprimento deve ser capaz de suportar uma
carga de 50.000 N (11.250 lbf) sem apresentar nenhuma deformação plástica. De acordo com os
dados a seguir para latão, aço, alumínio e titânio, classifique esses materiais do menor para o
maior peso conforme esses critérios.
Liga Limite de Escoamento [MPa (ksi)]Massa Específica (g/cm3)
Latão
415 (60)
8,5
Aço
860 (125)
7,9
Alumínio
310 (45)
2,7
Titânio
550 (80)
4,5
Discuta se seria aconselhável trabalhar a quente ou a frio os metais e ligas a seguir com base na
temperatura de fusão, resistência à oxidação, limite de escoamento e grau de fragilidade: estanho,
tungstênio, ligas de alumínio, ligas de magnésio e um a
Desgaste:
Quais materiais são utilizados em sapatas e discos de freio automotivos?
Quais materiais são utilizados em mancais de rolamentos?
Em relação ao Desgaste, descreva o motivo de motores automotivos possuírem filtros de ar
e de óleo!
Conceituar os tipos de desgaste.
Dos trabalhos apresentados em sala, quais os principais tratamentos superficiais utilizados
para diminuir o desgaste dos materiais?
Resumo e conclusões
Quando superfícies deslizam, há atrito e desgaste. Se eliminássemos todo o atrito em uma
roca de fiar, ela giraria para sempre. Se eliminássemos todo o desgaste, ela duraria para sempre
também. Ambos são tão prováveis como viver para sempre sem nada comer. Portanto, temos de
aprender a viver com atrito e desgaste: usá-los quando são úteis, minimizar os problemas que causam
quando são um aborrecimento.
O aspecto notável do atrito é que, se fizermos uma superfície deslizar sobre outra, a força
para tal depende somente da força normal que empurra uma contra a outra, e não da área da
superfície. Isso porque superfícies não são perfeitamente lisas; elas se tocam somente em pontos (um
pouco achatados por pressão) — em uma quantidade deles apenas suficiente para suportar a força
normal.
Mudar a área não muda o número de pontos de contato. A força de deslizamento é a força
para cisalhar tais pontos, portanto ela também é independente da área. É nos pontos de contato que
o desgaste ocorre. Quando superfícies deslizam, os pontos são eliminados por cisalhamento,
tornando-se partículas de desgaste. Esse processo pode ser útil — ajuda as superfícies a se
acomodarem e se conformarem pelo que é denominado “inserção”. Porém, se partículas de desgaste
ou partículas provenientes de outro lugar (pó, grãos) se alojarem entre as superfícies, a ação de
esmerilhamento continua e a superfície sofre desgaste.
Materiais macios — chumbo, polietileno, PTFE, grafita — são fáceis de cisalhar. Impregnar um
material de deslizamento com um deles reduz o atrito — esquis e snowboards têm superfícies de
polietileno exatamente por essa razão. Melhor ainda é a lubrificação hidrodinâmica: separa as
superfícies de deslizamento por flutuação, arrastando fluido entre elas, o que exige que as superfícies
deslizem; se pararem de deslizar, o fluido é espremido para fora. Lubrificantes inteligentes superam
isso ligando-se às superfícies e deixando uma fina camada limite suficiente para separá-las até que a
lubrificação hidrodinâmica comece a funcionar.
Atrito, desgaste e corrosão causam mais danos a mecanismos do que qualquer outra coisa. São os
determinantes finais da vida dos produtos — ou seriam, se os conservássemos até que se
desgastassem totalmente. Porém, na sociedade de hoje, muitos produtos são descartados antes de
se desgastarem por completo; muitos, inclusive, quando ainda funcionam perfeitamente bem.
(Ashby, M. F. Materiais : engenharia, ciência, processamento e projeto / Michael Ashby, Hugh
Shercliff, David Cebon ; [tradução de Arlete Simille Marques]. – Rio de Janeiro : Elsevier, 2012.)
Solidificação
Identifique algumas das importantes vantagens dos processos de fabricação por fundição.
Quais são algumas das limitações e desvantagens da fundição?
O que significa os termos superaquecimento e superesfriamento ?
O que significa calor de fusão?
De que modo a solidificação de ligas difere da solidificação de metais puros?
O que é uma liga eutética?
Identifique as três etapas de contração após o vazamento de um metal líquido.
Explique os princípios para a purificação de metais pela solidificação de uma liga Pb10%Sn.
Liste quatro situações nas quais a fundição é a técnica de fabricação preferível.
Compare as técnicas de fundição em molde de areia, com matriz, de precisão, de espuma
perdida e contínua.
FIGURA 5.2 Curva de resfriamento de um metal puro durante a fundição. (Crédito:
Fundamentals of Modern Manufacturing, 4a Edição por Mikell P. Groover, 2010. Reimpresso
com permissão de John Wiley & Sons, Inc.)
FIGURA 5.4 (a) Diagrama de fases para um sistema de ligas cobre-níquel e (b) curva de resfriamento
correspondente à fundição da liga com composição 50%Ni-50%Cu. (Crédito: Fundamentals of Modern
Manufacturing, 4a Edição por Mikell P. Groover, 2010. Reimpresso com permissão de John Wiley & Sons,
Inc.)
FIGURA 5.5 Estrutura de grãos característica de uma liga fundida, mostrando segregação dos componentes
de liga na região central do fundido. (Crédito: Fundamentals of Modern Manufacturing, 4a Edição por
Mikell P. Groover, 2010. Reimpresso com permissão de John Wiley & Sons, Inc.)
FIGURA 5.6 Contração de um fundido cilíndrico durante a solidificação e resfriamento: (0) nível inicial do
metal fundido imediatamente após o vazamento; (1) redução no nível causado pela contração do líquido
durante o resfriamento; (2) redução em altura e formação de cavidade de contração causada pela contração
de solidificação; (3) adicional redução na altura e diâmetro devido à contração térmica durante o resfriamento
do metal sólido. Para maior clareza, as reduções dimensionais foram exageradas nos nossos esquemas.
(Crédito: Fundamentals of Modern Manufacturing, 4a Edição por Mikell P. Groover, 2010. Reimpresso com
permissão de John Wiley & Sons, Inc.)