Questões de Concurso Sobre materiais de construção mecânica em engenharia mecânica

Os tratamentos térmicos ou tratamentos termoquímicos têm por objetivo alterar para melhor as propriedades de uma peça de aço. Na mecânica, em geral, materiais extremamente duros têm elevada resistência ao desgaste, porém baixa tenacidade e baixa resistência ao impacto. Em peças como engrenagens, deseja-se um núcleo tenaz e uma superfície resistente ao desgaste. Para essa aplicação, aços com baixo teor de carbono são submetidos ao tratamento termoquímico de 

No processo de solidificação dos metais, os átomos sofrem constante rearranjo que, afinal, vão impactar sua estrutura cristalina. Dependendo do modo como ocorre o resfriamento, torna-se possível o surgimento das imperfeições estruturais, as chamadas “imperfeições cristalinas”. Marque a alternativa correta que discrimina somente os defeitos considerados imperfeições cristalinas.

Ensaio não destrutível dos materiais é um tipo de ensaio que não altera as propriedades físico-químicas, mecânicas ou dimensionais de um certo elemento material de forma permanente. Marque a alternativa correta que nomeia somente ensaios não destrutíveis. 

O comportamento de materiais submetidos a tração, compressão, ensaios cíclicos e outros destrutivos ou não, é tema amplamente estudado e difundido. Uma primeira propriedade mecânica é definida como a capacidade de o material se deformar plasticamente antes de se romper. A segunda propriedade diz respeito à capacidade de absorver energia mecânica em regime elástico e, numa terceira propriedade ressalta-se a capacidade de o material absorver energia mecânica até sua ruptura.
Assinale a alternativa que corresponde a nomenclatura das propriedades mecânicas, na ordem descrita.

Num dado mecanismo foi empregado aço dúctil, sendo que o ensaio de tração deste aço apresentou o gráfico exibido na figura (ensaio), a seguir. Sabendo-se que a tensão atuante de projeto corresponde ao ponto denominado Ta, apresentado no gráfico, estabeleça o comportamento deste mecanismo.



Diante do exposto, assinale a alternativa correta.

As figuras a seguir apresentam curvas tensão versus deformação obtidas em ensaios de tração de dois materiais distintos. 

As curvas (1) e (2) podem representar, respectivamente, 

Seis máquinas térmicas são colocadas para operar entre 2 regiões, como na figura abaixo. Considerando que T_H é maior que T_C, as únicas máquinas que violam a 2ª lei da termodinâmica são:

Os aços de baixa liga e alta resistência propiciam elevada relação resistência mecânica e peso comparados ao aço carbono. A transformação martensítica é uma parte essencial da resistência do produto, uma vez que aumenta a densidade de discordâncias. Conhecendo a quantidade relativa (porcentagem em peso) de cada microconstituinte (fases) de um determinado aço, é possível calcular a dureza Vickers, e, também, o limite de resistência à tração. Calcule o teor de carbono do aço C-Mn-Nb que, austenitizado parcialmente entre A1 e A3 na temperatura de 750°C, e, posteriormente, resfriado em água, atingirá 240 HV(_10gf) (limite de resistência de 80 kgf/ mm^2), conhecendo a dureza das fases na Tabela abaixo. Admita que a quantidade de austenita retida seja zero após o resfriamento.




O valor CORRETO é: 

É CORRETO afirmar que o tratamento térmico de austêmpera é um tratamento

Em aços de alta resistência e baixa liga, o tamanho de grão ferrítico se relaciona com o limite de escoamento através da relação de Hall-Petch
σ_esc = σ_o + k (d) ^-0,5

Foram observados para um aço C-Mn-Nb os seguintes dados experimentais:



Considerando válida a expressão: n = −6,6457 log(d) − 3,298.
É CORRETO afirmar que o tamanho de grão final n , conforme ASTM E112, e o diâmetro de grão ferrítico em (μm), para que se tenha tensão de escoamento de (550 MNm^-2 ), são, respectivamente:

Os aços estruturais apresentam três mecanismos de endurecimento que contribuem para a resistência final do produto. A contribuição relativa de cada um se determina pela composição do aço e, igualmente importante, pelos detalhes do tratamento termomecânico a que se submete o aço. Os mais importantes mecanismos básicos de endurecimento são:

As amostras desse aço ABNT H13 foram nitretadas em banho líquido na temperatura de 570°C por 4 e 8 h. Posteriormente, mediu-se microdureza Vickers da superfície até à profundidade de 0,120 mm, conforme mostrado no Gráfico 3. 



Os objetivos da nitretação do aço ABNT H13 são:

Deseja-se dimensionar um componente mecânico, que será fabricado com ferro fundido. Para a adequada caracterização deste material, suas propriedades devem ser obtidas pelo ensaio: 

Observe as figuras a seguir.

As figuras 1, 2 e 3 mostram micrografias de amostras típicas de ferros fundidos respectivamente do tipo:

Para a trefilação a frio de um arame de aço ABNT 1080 com seção transversal circular foi utilizada a montagem esquematicamente apresentada na figura abaixo. A força F traciona o arame, forçando a sua passagem pela fieira e reduzindo seu diâmetro inicial de D para o diâmetro final d. A fieira utilizada é de carboneto de tungstênio sinterizado com semi-ângulo α de 10°. 

                                     

O processo é realizado com lubrificação de forma a minimizar o atrito. O cálculoda tensão necessária para deformar o arame pode ser feito, como primeira aproximação, a partir da seguinte expressão: 

σ = 2 S_y In (D/d)

sendo S_y a tensão de escoamento do material. A expressão anterior supõe que ometal não sofre encruamento durante a deformação e considera desprezível a influência do atrito.

I. Supondo um diâmetro inicial de 16 mm e um diâmetro final de 14 mm,calcule a força F necessária para realizar a trefilação de um arame de açocom tensão de escoamento de 600 MPa. Sabe-se que ln (16/14) = 0,13.

II. Determine a maior relação entre o diâmetro inicial e o diâmetro final (D/d),de modo a evitar que o arame sofra deformação plástica após a passagempela fieira, ou seja, para evitar que haja deformação permanente no metaljá trefilado. (exp(0,5)=1,64))

III. O que é patenteamento? Você escolheria o patenteamento para melhorara trefilabilidade com ganho na resistência mecânica? 

Em relação a I, II e III, está CORRETO o que se afirma em:

Suponha que lhe deram a atribuição de projetar uma sequência de fabricação de um eixo de 64 mm de diâmetro através de processos de usinagem, partindo de barras cilíndricas de 74 mm de diâmetro. Admita que não existem limitações na potência disponível em motor da máquina trifásico (380 V) e ainda que o fator de potência é sempre constante e igual a 0,95. São testados dois regimes de corte para um passe de cilindramento de desbaste, a saber:

Regime (i) profundidade de corte = 2,8 mm e avanço = 0,5 mm/rotação;

Regime (ii) profundidade de corte = 0,5 mm e avanço = 2,8 mm/rotação. 

1. Qual dos regimes deixará menor rugosidade superficial na superfície usinada?

2. Para qual dos dois regimes é esperada maior vida da ferramenta?

3. Se colocarmos um medidor de corrente elétrica num dos cabos de alimentação do motor, em qual dos regimes será observada a mais alta corrente elétrica para a mesma seção de corte?

São respostas CORRETAS às questões, respectivamente: 

Uma empresa que fabrica componentes mecânicos tem como processamento básico: 

• corte de barras redondas laminadas de aço baixa liga (ABNT 4340, ABNT 4320);

• tratamento térmico de esferoidização;

• lubrificação superficial (sabão com óleo e fosfato);

• conformação a frio (extrusão e recalcamento);

• usinagem (essencialmente torneamento cilíndrico, furação, brochamento e fresamento de engrenagens);

• tratamento térmico (cementação a 960°C (4 a 8 hora s) e têmpera direta seguida de revenimento (180°C) ou cementação a 960° (4 a 8 horas) seguida de resfriamento com dupla têmpera (uma a 850°C e outra a 770°C) e revenimento (180°C) ou ainda têmpera e um revenim ento;

• retificação (eventual). 

Analisando as informações acima, qual dos aços acima mencionados é um aço típico para cementação, e quais as finalidades do tratamento térmico de esferoidização e da etapa de lubrificação superficial? 

Quais as teorias principais propostas para descrever a quebra da interface sólido/líquido(S/L) durante a solidificação? O que é superesfriamento constitucional?

Considere uma liga de Fe-C com 0,5%C. Qual é a razão entre a espessura das lamelas de ferrita (0,0080%C) e cementita (6,67%C) se o metal fosse resfriado a velocidade moderada de maneira que a quantidade de perlita na microestrutura fosse de 80%, admitindo que ferrita e cementita têm a mesma densidade?

A anisotropia de chapas metálicas é importante característica na definição da capacidade de se produzirem peças por embutimento. Considere duas chapas,sendo a primeira (1) com R0 = 0,7; R45 = 0,6 e R90 = 0,5 e a segunda (2) comR0 = 1,4; R45 = 1,2 e R90 = 1,0. Calcule os valores de anisotropia média ( r ) eanisotropia planar ( ∆r) para as chapas (1) e (2), respectivamente.