MÓDULO 1 ciencias dos materiais.docx

8/11/2019 MDULO 1 ciencias dos materiais.docx

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En&ol&e a trans%er$ncia de eltrons de um tomo para outro.

A ligao inica resulta da atrao eletrosttica entre dois ons de cargas opostas.

A ligao no-direcional.

Brande di%erena de eletronegati&idade entre os elementos.

a ligao predominante nos materiais cer=micos.

5s materiais so duros e queDradios.

ons isolantes trmicos e eltricos.

Ligao coalente: ligao co&alente ou molecular aquela que se d por compartil>amento de um oumais eltrons por dois ou mais tomos. ormam-se ento um ou mais pares comuns que pertencem aamDos os tomos. Quando + ou mais tomos se ligam eclusi&amente por ligao co&alente, o conFunto%ormado c>amado de G5LCHLA.

A ligao co&alente a principal respons&el pela %ormao das estruturas moleculares dos compostosorg=nicos e pelas estruturas moleculares dos polmeros. E. polietilenoAlguns compostos cer=micos, taiscomo, carDeto de silcio ?IiC@, nitreto de Doro ?@ t$m carter co&alente predominante, assim como odiamante.

En&ol&e compartil>amente dos eltrons de &al$ncia de tomos adFacentes.

A ligao resultante altamente direcional.

/equena di%erena de eletronegati&idade entre os elementos.

a ligao predominante nos compostos org=nicos, em polmeros e semicondutores.

Ligao Metlica: os eltrons apresentam-se des&inculados de tomos espec%icos, %ormando umanu&em de eltrons.5s metais t$m um, dois ou no mimo tr$s eltrons de &al$ncia. Esses eltrons noesto ligados a um !nico tomo, mas esto mais ou menos li&res para se mo&imentarem por todo omaterial.

Godelo simpli%icado:

Jtomos dos metais possuem de um a tr$s eltrons de &al$ncia.

A ligao resultante no-direcional.

5s eltrons de &al$ncia passam a se comportar como eltrons Kli&res:

Apresentam a mesma proDaDilidade de se associar a um grande n!mero de eltrons&i4in>os.

ormam uma Knu&em de eltrons.

Io Dons condutores.

Ligaes secundrias ! Ligao de "an der #aals

5correm atra8es entre os dipolos gerados pela assimetria de cargas. 5 mecanismo dessas liga8es similar ao das liga8es inicas, porm no eistem eltrons trans%eridos.

As liga8es dipolares podem ser entre:


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6ipolos permanentes.

6ipolos indu4idos.

/onte de >idrog$nio.

$%erc&cios:

(. Quais os tipos de liga8es qumicas eistentes nos materiais metlicos, cer=micos e polimricos.

'esp.: Gateriais metlicos apresentam liga8es qumicas primrias do tipo metlica, os materiaiscer=micos apresentam liga8es qumicas primrias do tipo inica ou co&alente e os materiaispolimricos apresentam liga8es qumicas primrias do tipo co&alente e liga8es secundrias do tipoLiga8es de &an der amados de no cristalinos ou amor%os. Algumas daspropriedades dos s#lidos cristalinos dependem da estrutura cristalina do material, ou seFa, da maneirapela qual os tomos, ons ou molculas esto arranFados no espao.

Ao descre&er as estruturas cristalinas, os tomos so considerados como se %ossem es%eras s#lidas comdi=metros Dem de%inidos. Nsso e con>ecido por modelo da es%era rgida atmica, no qual as es%eras querepresentam os tomos &i4in>os mais pr#imos tocam umas nas outras. Oede cristalina uma matri4tridimensional de pontos que coincidem com posi8es dos tomos ?ou os centros de es%eras@.

(ristalogra)ia: ci$ncia que descre&e os cristais e estuda as leis de sua %ormao e estrutura.

$strutura cristalinaP os tomos esto arrumados de %orma a constiturem uma rede cristalina regular noespao, com posi8es de%inidas entre si.

(*lula unitriaP o menor &olume que, por repetio no espao, reprodu4 o reticulado cristalino. Hmaclula unitria e escol>ida para representar a simetria da estrutura cristalina, onde todas as posi8es detomos no cristal podem ser geradas atra&s de transla8es das distancias integrais da clula unitria ao

longo de cada uma das suas arestas. Assim sendo a clula unitria consiste na unidade estrutural Dsicaou Dloco construti&o Dsico da estrutura cristalina.

$strutura (ristalina nos Metais

A ligao nesse grupo de materiais metlica, e sua nature4a no direcional.

Eistem tr$s estruturas cristalinas relati&amente simples para a maioria dos metais mais comuns, soelas:

(. C!Dica de aces Centradas ?CC@'

+. C!Dica de Corpo Centrado ?CCC@'

1. eagonal Compacta ?C@.


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$strutura (+( A estrutura cristalina encontrada em muitos metais possui uma clula unitria comgeometria c!Dica, com os tomos locali4ados em cada um dos &rtices ?(7R de tomos em cada &rtice@ emeio tomo nos centros de todas as %aces do cuDo. Essa estrutura e adequadamente c>amada deestrutura cristalina c!Dica de %aces centradas ?CC@. Alguns dos matais mais %amiliares que possuemessa estrutura cristalina so o coDre, o alumnio, a prata e o ouro.

A aresta da clula unitria CC possui a seguinte dimenso:

ac%cS TO7?+@(7+

$strutura (((5utra estrutura cristalina metlica comumente encontrada tamDm possui clula unitriac!Dica, com (7R de tomo locali4ados em todos os oito &rtices e um !nico outro tomo locali4ado nocentro do cuDo. Essa estrutura e con>ecida por estrutura cristalina c!Dica de corpo centrado ?CCC@. 5cromo, o %erro e o tungst$nio, assim como di&ersos outros metais, eiDem uma estrutura cristalina do tipoCCC.

A aresta da clula unitria CCC possui a seguinte dimenso:

acccS TO 7?1@(7+

$strutura (ristalina ,e%agonal (ompacta -,(.A !ltima estrutura cristalina comumente encontradanos metais possui uma clula unitria com %ormato >eagonal. As %aces superior e in%erior da clulaunitria so compostas por seis tomos que %ormam >egonos regulares e que se encontram ao redorde um !nico tomo central. 5utro plano que contriDui com tr$s tomos adicionais para a clula unitriaest locali4ado entre os planos superior e in%erior. 5s tomos locali4ados nesse plano intermediriopossuem como &i4in>os mais pr#imos tomos em amDos os planos adFacentes. 5 equi&alente a seistomos esta contido em cada clula unitria' um seto de cada um dos (+ tomos locali4ados nos&rtices das %aces superior e in%erior, metade de cada um dos dois tomos no centro das %aces superior ein%erior, e todos os tr$s tomos interiores que comp8e o plano intermedirio. 5s metais C so o cdmio,o magnsio, o tit=nio e o 4inco.

$%erc&cios

(. a clula unitria do sistema c!Dico simples > e%eti&amente:

a@ R tomos D@ ) tomos c@ T tomos d@ + tomos

e@ ( tomo

'esp.: e@ Como > apenas (7R de tomo por &rtice e R &rtices ela representada por ( !nico tomo

+. 5 6iamante e a gra%ita so duas suDst=ncias %ormadas a partir de tomos de carDono e, no entantoapresentam propriedades muito di%erentes. Assinale a alternati&a errada.

a@ o diamante a ligao entre os tomos de carDono tem uma geometria >eagonal que d simetria

espacial ao cristal con%erindo-l>e altssima dure4a.

D@ 5 gra%ite pode condu4ir eletricidade.

c@ o diamante a ligao entre os tomos de carDono tem geometria tetradrica.

d@ 5 gra%ite tem estrutura cristalina >eagonal compacta.

e@ As liga8es dos tomos de carDono no diamante so de nature4a co&alente.

'esp.: a@


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1- 5s metais so recon>ecidamente ecelentes condutores de eletricidade e de calor,enquanto que os polmeros e as cer=micas so pssimos condutores. A conduti&idadetrmica dos metais de&e-se 9 presena de

'esp: nu&ens de eltrons li&res.

MDULO /:Iistemas cristalinos. ator de empacotamento atmico. Nmper%ei8es estruturais emo&imentos atmicos.

0istemas (ristalinosP Estes sistemas incluem todas as poss&eis geometrias de di&iso do espao porsuper%cies planas contnuas. Qualquer empacotamento atmico de&er se encaiar em um dos (Treticulados de ra&ais.

olimor)ismo ou Alotropia:Alguns metais e no metais podem ter mais de uma estrutura cristalinadependendo da temperatura e presso. Esse %enmeno con>ecido como polimor%ismo. Beralmente astrans%orma8es polim#r%icas so acompan>adas de mudanas na densidade e mudanas de outraspropriedades %sicas

ator de Empacotamento Atmico ?EA@

Oepresenta o &olume da clula unitria ocupado pelos tomos.

;olume dos tomos


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ator de Empacotamento Atmico S ------------------------------------------

;olume da clula unitria

6ensidade

5 con>ecimento da estrutura cristalina permite o clculo da densidade ?d@:

n.A

d S ----------------

;cA

nS n!mero de tomos da clula unitriaAS massa atmica ;cS &olume da clula unitria AS !merode A&ogadro ?),*+ (*+1tomos7mol@

2mper)eies estruturais ou de)eitos cristalinos3

5 que um de%eito cristalinoM uma imper%eio ou um Kerrono arranFo peri#dico regular dos tomos emum cristal. /odem en&ol&er uma irregularidade na posio ou tipo de tomo.

Apenas uma pequena %rao dos stios atmicos imper%eita.

Menos de 1 em 1 milho

Gesmo sendo poucos eles in%luenciam muito nas propriedades dos materiais e nem sempre de %ormanegati&a.

Atra&s da introduo de de%eitos, do controle do n!mero e arranFo destes de%eitos poss&el desen>ar ecriar no&os materiais com a comDinao deseFada de propriedades.

Eemplos:

6opagem em semicondutores.

Aumento da resist$ncia por encruamento.

Di)uso: transporte de material por mo&imentos atmicos.

Eemplos prticos de processos Daseados em di%uso:

Cementao e nitretao dos aos para endurecimento super%icial

5utros tratamentos trmicos como recristali4ao, al&io de tens8es, normali4ao, etc.

Iinteri4ao.


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$%erc&cio

(. CoDre t$m raio atmico de *,(+R nm ?(,+R U@, uma estrutura CC, um peso atmico de )1,3 g7mol.Calcule a densidade do coDre.

Clula CC S T tomos

Aresta da clula CC: aCCS T.O7?+@(7+

aCCS T.*,(+R.(*-R7?+@(7+S 1,)+.(*-Rcm

;cS a1S T,0T3.(*-+1cm1

d S ?T )1,3@ 7 ?T,0T3.(*-+1 ),*+.(*+1@

d S R,R g7cm1

+-@IaDendo que o par=metro da clula unitria do moliDd$nio, que cristali4a no

sistema c!Dico de corpo centrado, &ale 1,(T A, e que sua massa atmica &ale 3,T, o&alor da densidade desse material de aproimadamente

O: (*,+ g7cm.

1- a clula unitria do sistema c!Dico de %ace centrada > e%eti&amente

O: T tomos.

T-5 %ator de empacotamento atmico do sistema c!Dico de %ace centrada igual a

O: 0TV.

3-Conceitua-se a di%uso atmica como

O: o transporte de massa atra&s do mo&imento de tomos.

MDULO 4: /ropriedades mec=nicas dos metais. 6e%ormao elstica, m#dulo de elasticidade, limite deescoamento, limite de resist$ncia, limite de ruptura, alongamento estrico e tenacidade.

ropriedades mec5nicas dos metaisGuitos materiais, quando em ser&io, so suDmetidos a %orcas oucargas. 5 comportamento mec=nico do material re%lete a correlao entre carga ou %ora aplicada e suaresposta a essa carga aplicada. Nmportantes propriedades mec=nicas so resist$ncia mec=nica, dure4a,ductilidade e rigide4.

/rincipais propriedades mec=nicas:

Oesist$ncia a trao

Elasticidade

6uctilidade

adiga


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6ure4a, Wenacidade, etc.

/ara determinar as propriedades utili4am-se corpos de pro&a padroni4ados F que por ra48es tcnicas eeconmicas no pratic&el reali4ar o ensaio na pr#pria pea, que seria o ideal.Hsam-se normastcnicas para o procedimento das medidas e con%eco do corpo de pro&a para garantir que os resultadosseFam compar&eis.ormas tcnicas: AIWG ?American IocietX %or testing and Gaterials@, AW?Associao rasileira de ormas Wcnicas@, etc.

(onceitos de tenso e de)ormao:

Wenso :7A

S carga instant=nea aplicada em uma direo perpendicular 9 seo reta da amostra. ?Hnidades: ,Yg%, lD%, [email protected] S Jrea da seo reta trans&ersal 9 carga aplicada

ZL

6e%ormao S ---------

L*

De)ormao $lstica: 5 grau at onde uma estrutura se de%orma depende da magnitude de uma tensoimposta. /ara muitos metais que so tracionados em relati&amente Daios n&eis de tenso, a tenso e ade%ormao so proporcionais entre si atra&s de uma correlao: S E.

Esta correlao con>ecida como a lei de oo2e onde e a tenso que a pea e suDmetida, ade%ormao associada a tenso e a constante de proporcionalidade E o modulo de elasticidade. 5m#dulo de elasticidade pode ser inicialmente associado 9 %acilidade um material ser de%ormado, ou seFa,quanto maior %or o &alor do m#dulo de elasticidade menos de%orm&el ser o material.

5 processo de de%ormao na qual tenso e de%ormao so proporcionais c>amado de%ormaoelstica' um gr%ico de tenso ?ordenada@ &ersus de%ormao ?aDscissa@ resulta em uma correlao linear.

De)ormao lstica:Quando um material suDmetido a uma tenso o mesmo responder com umade%ormao, inicialmente o material responde com de%orma8es elsticas ?de%orma8es temporrias@,mas con%orme a tenso aumentada o material passa por um ponto onde no responde mais comde%orma8es elsticas. a medida em que o material de%ormado alm deste ponto, a tenso no maisproporcional a de%ormao ?a lei de oo2e deia de ser &lida@ e ocorre de%ormao permanente, norecuper&el, ou de%ormao plstica 6e um ponto de &ista atmico, de%ormao plstica corresponde aorompimento das liga8es com os tomos &i4in>os e a seguir a %ormao de no&as liga8es com os no&os&i4in>os, uma &e4 que grande numero de tomos ou molculas mo&em-se uma em relao umas aoutras' ap#s a remoo da tenso eles no retornam mais 9s suas posi8es originais, esse %enmeno econ>ecido como escoamento.

ropriedades de Trao:Limite de $scoamentoP o n&el de tenso no qual a de%ormao plsticacomea, ou onde ocorre o %enmeno do escoamento. /ara metais que eperimentam esta gradualtransio, o ponto de escoamento pode ser determinado como o des&io inicial a partir da linearidade dacur&a tenso P de%ormao' isto 9s &e4es denominado limite proporcional.

Limite de resist6ncia 7 traoP ap#s o escoamento, a tenso necessria para continuar a de%ormaoplstica cresce at um mimo e a seguir decresce at uma e&entual %ratura. 5 limite de resist$ncia atrao o &alor mimo que pode ser atingido na cur&a tenso P de%ormao.

Limite de rupturaP corresponde 9 tenso aplicada quando ocorre a %ratura.

DuctilidadeP uma medida do grau de de%ormao plstica que %oi sustentada na %ratura.

'esili6nciaP a capacidade que um material tem de aDsor&er energia quando ele de%ormado naregio elstica.


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m#dulo de elasticidade pode ser inicialmente associado 9 %acilidade um material ser de%ormado, ou seFa,quanto maior %or o &alor do m#dulo de elasticidade menos de%orm&el ser o material.

5 processo de de%ormao na qual tenso e de%ormao so proporcionais c>amado de%ormaoelstica' um gr%ico de tenso ?ordenada@ &ersus de%ormao ?aDscissa@ resulta em uma correlaolinear.

De)ormao lstica

Quando um material suDmetido a uma tenso o mesmo responder com uma de%ormao, inicialmenteo material responde com de%orma8es elsticas ?de%orma8es temporrias@, mas con%orme a tenso aumentada o material passa por um ponto onde no responde mais com de%orma8es elsticas. amedida em que o material de%ormado alm deste ponto, a tenso no mais proporcional a de%ormao?a lei de oo2e deia de ser &lida@ e ocorre de%ormao permanente, no recuper&el, ou de%ormaoplstica. 6e um ponto de &ista atmico, de%ormao plstica corresponde ao rompimento das liga8escom os tomos &i4in>os e a seguir a %ormao de no&as liga8es com os no&os &i4in>os, uma &e4 quegrande numero de tomos ou molculas mo&em-se uma em relao umas a outras' ap#s a remoo datenso eles no retornam mais 9s suas posi8es originais, esse %enmeno e con>ecido comoescoamento. 5s materiais podem ser solicitados por tens8es de compresso, trao ou decisal>amento.Como a maioria dos metais so menos resistentes ao cisal>amento que 9 trao e

compresso e como estes !ltimos podem ser decompostos em componentes de cisal>amento, pode-sedi4er que os metais se de%ormam pelo cisal>amento plstico ou pelo escorregamento de um planocristalino em relao ao outro.

5 escorregamento de planos atmicos en&ol&e o mo&imento de discord=ncias

Em uma escala microsc#pica a de%ormao plstica o resultado do mo&imento dos tomosde&ido 9 tenso aplicada. 6urante este processo liga8es so queDradas e outras re%eitas.

os s#lidos cristalinos a de%ormao plstica geralmente en&ol&e o escorregamento de planosatmicos, o mo&imento de discord=ncias e a %ormao de maclas.

Ento, a %ormao e mo&imento das discord=ncias t$m papel %undamental para o aumento da

resist$ncia mec=nica em muitos materiais.

A resist$ncia mec=nica pode ser aumentada restringindo-se o mo&imento das discord=ncias

Mecanismos de aumento de resist6ncia mec5nica:

Aumento da resist$ncia por adio de elemento de liga ?%ormao de soluo s#lida ou precipitao de%ases@.

Quando um tomo de uma impure4a esta presente, o mo&imento da discord=ncia %ica restringido, ouseFa, de&e-se %ornecer energia adicional para que continue >a&endo escorregamento. /or isso solu8ess#lidas de metais so sempre mais resistentes que seus metais puros constituintes.

Aumento da resist6ncia por reduo do taman9o de gro

5 contorno de gro %unciona como uma Darreira para a continuao do mo&imento das discord=nciasde&ido 9s di%erentes orienta8es presentes e tamDm de&ido 9s in!meras descontinuidades presentes nocontorno de gro.

6epend$ncia da tenso de escoamento com o taman>o de gro:

(. [escS [o Ye.?d@-(7+

+. Equao de all-/etc>

1. [oe Yeso constantes


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T. dS taman>o de gro

Essa equao no &lida para gros muito grosseiros ou muito pequenos.

Aumento da resist$ncia por encruamento.

(. o %enmeno no qual um material endurece de&ido 9 de%ormao plstica ?reali4ado pelo traDal>o a%rio@

+. Esse endurecimento d-se de&ido ao aumento de discord=ncias e imper%ei8es promo&idas pelade%ormao, que impedem o escorregamento dos planos atmicos.

1. \ medida que se aumenta o encruamento maior a %ora necessria para produ4ir uma maiorde%ormao

T. 5 encruamento pode ser remo&ido por tratamento trmico ?recristali4ao@.

Temperatura de recristaliao

(. A temperatura de recristali4ao dependente do tempo.

+. A temperatura de recristali4ao est entre (71 e ] da temperatura de %uso.

Temperaturas de recristaliao

(. C>umDo - T^C

+. Estan>o - T^C

1. _inco (*^C

T. Alumnio de alta pure4a R*^C

3. CoDre de alta pure4a (+*^C

). Lato )*-T* T03^C

0. quel 10*^C


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R. erro T3*^C

. Wungst$nio (+**^C

$%erc&cios

(. Qual a in%lu$ncia das discord=ncias no aumento da resist$ncia mec=nica em metaisM

'esp.: Como nos s#lidos cristalinos a de%ormao plstica en&ol&e a mo&imentao de discord=ncias eescorregamento de planos atmicos, ao se restringir a mo&imentao das discord=ncias pro&oca-se umaumento na resist$ncia mec=nica

(-A energia aDsor&ida quando o metal de%ormado elasticamente c>amada deMO: resili$ncia.

+-Hm material que rompeu na %orma de taa cone c>amado deMO: d!ctil.

1-Com relao aos traDal>os mec=nicos e 9 recristali4ao, pode-se di4er queMO: um material no estado encruado apresenta limite de resist$ncia mimo ealongamento mnimo.

T- 5 %enmeno do encruamento pode ser entendido como

N o aumento de dure4a do material, causado pela de%ormao plstica.NN a diminuio do alongamento, causada pelo aquecimento.NNN o aumento da dure4a, pro&ocado pelo tratamento trmico.N; o aumento do limite de escoamento do material, de&ido 9 de%ormaoelstica.Est correto o que se a%irma em

O: N

MDULO ;: 6iagrama de equilDrio Dinrio, reao euttica e eutet#ide. Lei de BiDDs.

5s primeiros metais utili4ados pelo >omem eram aqueles encontrados `in natura`, destacando-se o ouro,o coDre. Com o ad&ento da Kpoca do ron4e comearam a ser utili4ados em larga escala as ligasmetlicas.

%ato aceito que o Dron4e %oi descoDerto acidentalmente por um caador que inad&ertidamente %undiu emsua %ogueira de campo, uma mistura de coDre e estan>o. Oapidamente %oi descoDerto que este no&omaterial podia ser mais duro e resistente que o coDre puro, sendo por isto de grande utilidade em muitasaplica8es.


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T. As quantidades relati&as das duas %ases presentes a temperatura e composio representadas peloponto , so O e I.

I O

Liquido S -------------- I#lido S -------------

O I O I

3. Hma %ase que, so4in>a, no ocupa um campo, mas que aparece em campo de duas %ases um metalou um composto intermetlico.

'$ABO $UTCT2(A: uma reao onde, considerando o res%riamento, uma %ase lquida se trans%ormade maneira isotrmica e re&ers&el em duas %ases s#lidas que se encontram intimamente misturadas.

L "

'$ABO $UT$T2D$: uma reao onde, considerando o res%riamento, uma %ase s#lida se trans%ormade maneira isotrmica e re&ers&el em duas no&as %ases s#lidas que se encontram intimamentemisturadas.

" h

$$'(E(2O0:

(. Quais as semel>anas e di%erenas entre as rea8es eutticas e eutet#idesM

'esp.: AmDas as rea8es mostram a coeist$ncia de tr$s %ases distintas ao mesmo tempo. Enquanto areao euttica mostra a trans%ormao de uma %ase lquida em duas %ases s#lidas a reao eutet#idemostra a trans%ormao de uma %ase s#lida em duas outras %ases s#lidas distintas.

+-A reao eutetoide entendida comoN o aumento de dure4a do material, causado pela de%ormao plstica.NN a diminuio do alongamento, causada pelo aquecimento.NNN o aumento da dure4a, pro&ocado por tratamento trmico.

N; o aumento do limite de escoamento do material de&ido 9 de%ormaoelstica.Est correto o que se a%irma em

O: NNN

1-A perlita MO: constituda de %errita e cementita.

T A microestrutura de um ao carDono eutetoide constituda na temperaturaamDiente deM

O: perlita.


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3- o campo lquido mais s#lido do diagrama de equilDrio poss&el a&aliar asquantidades relati&as de lquido e de s#lido em equilDrio. Wal %ato decorrenteda aplicao

N do Dalano de massas.

NN do Dalano de energia.NNN das porcentagens relati&as dos constituintes.N; da regra das ala&ancas.Est correto o a%irmado em

O: N;

MDULO F:6iagrama de equilDrio e-C, estruturas que se %ormam no res%riamento lento de aoeutet#ide, >ipoeutet#ide e >ipereutet#ide.

5 con>ecimento do sistema %erro-carDono essencial para a compreenso das ligas metlicas de maioruso em todo o mundo que so os aos carDono e os %erros %undidos comuns.Entende-se por ao carDonouma liga %erro-carDono que no apresenta reao euttica, ou seFa, uma liga com teor de carDono menorque +,*V de carDono. 5s aos carDono eiDem alem do %erro e do carDono, pequenos teores demangan$s, silcio, %#s%oro e eno%re.

5 sistema %erro-carDono tem a particularidade de apresentar um equilDrio est&el e outro metaest&el, demodo que na realidade temos dois diagramas de equilDrio, sendo um entre o %erro e o carDono na %ormade gra%ite ?est&el@ e outro entre o %erro e o carDoneto de %erro ?e 1C@ que um composto metaest&el.o estudo dos aos carDono comuns utili4a-se o diagrama de equilDrio e P e 1C representado aDaio.\temperatura amDiente o %erro puro tem estrutura cristalina C!Dica de Corpo Centrada ?CCC@ e c>amadode erro , ou %errita.

\ (+C so%re uma trans%ormao alotr#pica ou polim#r%ica mudando sua estrutura para C!Dica de ace

Centrada ?CC@ e receDe o nome de erro h, ou austenita, que tem estaDilidade de (+C a (1TC,quando so%re outra mudana na estrutura cristalina, passando de CC para CCC no&amente e receDendoo nome de erro f, que est&el ate o ponto de %uso do %erro.

OGTO0 2MO'TAGT$0 DO D2A


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+errita: erro no estado alotr#pico , contendo traos de carDono. Apresenta tamDm uma estrutura degros poligonais irregulares. /ossui Daia dure4a e resist$ncia 9 trao, mas ele&ado alongamento.Gagntica at 0)RC.

(ementita: o carDoneto de %erro ?e1C@ contendo ),)0V de C. 6ure4a ele&ada, %rgil e respons&elpela ele&ada dure4a e resist$ncia dos aos de alto CarDono, assim como pela sua menor ductilidade.

erlita: a mistura mec=nica de RRV de %errita e (+V de cementita, na %orma lamelar, dispostasalternadamente. As propriedades mec=nicas da perlita so, portanto, intermedirias entre as da %errita eda cementita. /or outro lado as propriedades da perlita dependem muito do espaamento interlamelar eeste por sua &e4, da &elocidade de res%riamento.

/ara aos carDono >ipoeutet#ides res%riados lentamente, o limite de resist$ncia a trao pode serdeterminado por:

T*.*** ?Verrita@ (+*.*** ?V/erlita@

LO S -------------------------------------------------------------- ?psi@

(**

$$'(E(2O:

(. Qual a microestrutura resultante do res%riamento lento de um ao de composio >ipoeutet#ide que %oiaquecido at ** C e suDsequentemente res%riado lentamente at a temperatura amDiente Dasicamente constituda por:

'esp.: 5 res%riamento lento de uma liga de um ao >ipoeutet#ide ?VC j *,RV de CarDono@ produ4 umamicroestrutura constituda por %errita e perlita.

+-A microestrutura de um ao carDono >ipoeutetoide entre as lin>as A( e A1 constituda porM O: %errita e austenita.

1- Hm ao com *,)V de carDono res%riado lentamente a partir do campo austenticoat a temperatura amDiente apresentaMO: 0,3V de cementita, +,3V de %errita e )+,3V de perlita.

T- 5 diagrama de equilDrio %erro-carDono para um ao eutetoide mostra, no pontoeutetoide, a trans%ormao de austenita emMO: perlita.

3- o diagrama %erro-carDono, na reao eutetoide ocorreMO: a trans%ormao de austenita em %errita e cementita.

)- Como &ariam as propriedades mec=nicas nos aos, como resist$ncia, dure4a e

ductilidade, de acordo com o teor de carDonoM


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O: A resist$ncia e dure4a aumentam e a ductilidade diminui com o aumento do teor decarDono.

MDULO I:/ropriedades eltricas, #ticas e magnticas. Conduti&idade eltrica. Nsolantes.Iemicondutores. 5pacidade e transpar$ncia. Comportamento magntico. Iuperconduti&idade.

At aqui os tomos e seus arranFos tem receDido o mimo de nossa ateno. este capituloconcentraremos nosso interesse soDre os eltrons e sua liDerdade de mo&imentao entre os tomos.5smetais com sua poDre capacidade de sustentao dos eltrons de &al$ncia so Dons condutores, tantoeltricos quanto trmicos.

O@Jetios:

Ganusear clculos simples de conduti&idade Daseados no conceito do eltron como transportador decarga negati&a. Contrariamente um eltron ausente, con>ecido como Duraco eletrnico, um

transportador de carga positi&a.

Oelacionar &aria8es de resisti&idade ?e conduti&idade@ com o e%eito de impure4as e &aria8es detemperatura com Dase no conceito do camin>o li&re mdio.

6esen&ol&er su%iciente %amiliaridade com os termos empregados na rea de materiais eletrnicos.

(ondutiidade el*trica3

o mo&imento de cargas eltricas ?eltrons ou ons@ de uma posio para outra do material.

s S (7r S n.q.m

s S conduti&idade eltrica ?o>m-(.cm-(@

r S resisti&idade eltrica ?o>m.cm@

n S n!mero de portadores de carga por cm1

q S carga carregada pelo portador ?CoulomD@ kcarga do eltronS (,)(* -(CoulomD

m S moDilidade dos portadores de carga ?cm+7;.s@

0emicondutores

Wem resisti&idade entre metais e isolantes: (* -)P (*-T


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5s eltrons de &al$ncia de dois tomos adFacentes interagem entre si quando so aproimados um dooutro, como acontece em um s#lido cristalino. Nsso %a4 com que no&os n&eis de energia seFamestaDelecidos, originando ento Dandas de energia ?so n&eis discretos de energia, mas com di%erenasapenas in%initesimais@.

A Danda de energia corresponde 9 um n&el de energia de um tomo isolado. As Dandas de energia nemsempre se soDrep8em.5 espao entre as Dandas de energia c>amado de gap de energia ou DandaproiDida. o que distingue um semicondutor de um condutor ou isolante.

um semicondutor, os eltrons podem ser ecitados para a Danda de conduo por energia eltrica,trmica ou #ptica ?%otoconduo@.

Hm semicondutor pode ser tipo `p` ?conduo de&ida aos Duracos@ ou tipo `n` ?conduo de&ida aoseltrons@

Este tipo de conduo se origina de&ido 9 presena de uma imper%eio eletrnica ou de&ido a presenade impure4as residuais./odem ser adicionadas impure4as dopantes intencionalmente para proporcionareltrons ou Duracos etras, %ormando semicondutores etrnsecos. 5s semicondutores etrnsecos podemser:

- Wipo p: com impure4as que proporcionam Duracos etras.

- Wipo n: com impure4as que proporcionam eltrons etras

5s eltrons tem maior moDilidade que os Duracos.

ropriedades ticas de 0Klidos

A lu4 interage com os s#lidos em di%erentes %ormas. /or eemplo, os materiais podem ser opacos outransparentes. 5s processos #ticos que ocorrem em s#lidos podem ser representados

macroscopicamente como %enmenos de re%leo, propagao e transmisso da lu4 em um meio #tico.

5s %enmenos que ocorrem durante a propagao da lu4 no meio #tico so re%rao, aDsoro,luminesc$ncia e espal>amento.

N. 'e)rao a mudana na direo de propagao da lu4 de&ido a alterao de &elocidade no materialem relao 9 &elocidade da onda eletromagntica no ar. Este %enmeno no altera a intensidade da lu4.

NN. A@sorosempre &ai ocorrer quando a %requ$ncia da radiao incidente %or ressonante com transi8esdos tomos do meio #tico. Hm eemplo o ruDi, que aDsor&e no a4ul e no &erde e transmite no &ermel>o.

NNN. Luminesc6ncia o %enmeno que decorre do decaimento espont=neo com a emisso de lu4 deeltrons em tomos no estado ecitado. A aDsoro da lu4 incidente quem promo&e a transio dos

tomos o estado %undamental para o estado ecitado.

N;. $spal9amento um %enmeno que no altera o n!mero de %#tons incidentes, mas a intensidade do%eie transmitido. 5s %#tons espal>ados em di%erentes dire8es podem tamDm apresentar %requ$nciasdi%erentes da incidente, dependendo se so%reram colis8es elsticas ou inelsticas.

ropriedades Magn*ticas:A maioria dos elementos e materiais no eiDe propriedadesmagnticas.Gateriais que eiDem propriedades magnticas: erro, quel, CoDalto, Badolnio, algumasligas ?liga de samrio-coDalto ?ImCo3@, liga de neodmio, %erro e Doro ?d+e(T@@.

+erromagnetismo

a propriedade de concentrar as lin>as de %ora magntica, caracteri4ada pela permeaDilidade

magntica.


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+erromagn*ticos- permeaDilidade magntica ( ?suDst=ncias paramagnticas@ - eltronsdesemparel>ados. E.: %erro, coDalto, nquel e gadolnio

Outros metais- permeaDilidade magntica j( ?suDst=ncias diamagnticas@ - eltrons emparel>ados

ermea@ilidade Magn*tica -.- a intensidade de magneti4ao. A intensidade de magneti4ao &aria

em %uno da intensidade do campo. caracterstica do material

S tg.7

dada em Bauss75ersted.

0upercondutiidade: um %enmeno oDser&ado em alguns materiais: o desaparecimento daresisti&idade eltrica em temperaturas pr#imas a * Y.

$%erc&cios

(. Qual a di%erena de comportamento entre um metal e um semicondutor quando > um aumento natemperaturaM

'esp.: 5s metais, quando ocorre um aumento de temperatura, t$m a resisti&idade aumentada,di%icultando a passagem de corrente eltrica. 5s semicondutores, por outro lado, t$m a resisti&idadediminuda, %acilitando a passagem de corrente eltrica.

+-5s materiais utili4ados em Engen>aria so selecionados para cadaaplicao, de&ido 9s suas propriedades.Em relao 9s propriedades #pticas

dos materiais, correto a%irmar queMO:a lu4 incidente soDre um material pode ser re%letida, aDsor&ida ou re%ratada.

1- 5s semicondutores so uma classe de materiais empregados na ind!striaeletroeletrnica.Em relao aos semicondutores, correto a%irmar queMO: os semicondutores podem ser classi%icados com intrnsecos, que sonaturalmente semicondutores, ou etrnsecos, que so modi%icados para terempropriedades semicondutoras.

T-Gateriais com propriedades magnticas t$m grande import=ncia na ind!stria,por eemplo, na con%eco de eletroms, que geram campos eletromagnticospela passagem de uma corrente eltrica por uma espira. 5s eletroms soempregados na %aDricao desde alto-%alantes at equipamentos deresson=ncia magntica.

A respeito das propriedades magnticas, a !nica a%irmao correta que

O:os materiais paramagnticos apresentam magnetismo.

3-5s materiais utili4ados em Engen>aria so selecionados para cada aplicaode&ido 9s suas propriedades.Em relao 9s propriedades #pticas dosmateriais, correto a%irmar queM


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'esp.: Entre di&ersas medidas que podem ser tomadas podem ser %eitas:

a@ corre8es no proFeto para e&itar cantos &i&os

D@ manter a tenso mdia em n&eis mais Daio poss&eis

c@ e&itar que a liga seFa suDmetida a &aria8es de temperatura muito grandes

d@ e%etuar tratamento super%icial nas peas, diminuindo a possiDilidade de ocorrerem regi8es deconcentra8es de tenso.

+. Eplique sucintamente a di%erena entre rupturas %rgil e d!ctil. 6$ eemplos com o ensaio de traocon&encional de materiais metlicos.

'esp.: A %ratura %rgil ocorre sem a&iso, com nen>uma ou pouca de%ormao e a super%cie de %raturaocorre praticamente trans&ersal 9 direo da carga aplicada.

A %ratura d!ctil ocorre com grande de%ormao da pea, &eri%icada pela reduo de rea trans&ersal 9carga aplicada, antes da ocorr$ncia da %ratura.

1-A %adiga em elementos de mquinas causada por carregamentos din=micos. Arespeito da %al>a por %adiga, assinale a alternati&a que apresenta uma a%irmaoincorreta:O: os meios de se determinar a ocorr$ncia da %al>a por %adiga no eistem, pois ela repentina.

T- A %ratura por %adigaO: ocorre pela ao de cargas repetiti&as ou cclicas.

3-A %ratura se caracteri4a pela %ragmentao de um corpo s#lido em duas oumais partes soD a ao de uma tenso.Em ralao 9 %ratura, correto a%irmarqueMO: a %ratura d!ctil apresenta ele&ada de%ormao plstica, caracteri4ada peloempescoamento da pea

)-A %adiga de metais ocorre quando estes so suDmetidos a uma tensorepetiti&a ou cclica.Em relao 9 %adiga, correto a%irmar queMO:a %ratura ocorre em um n&el de tenso muito in%erior ao necessrio para

ocorrer uma %ratura por uma carga esttica.

0- Hma %ratura %rgil ocorre com pouca ou nen>uma de%ormao domaterial.Em relao 9 %ratura %rgil, correto a%irmar queM

O:ocorre com pouca ou nen>uma de%ormao plstica.


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MÓDULO 1 ciencias dos materiais.docx