Questões de Concurso Sobre materiais de construção mecânica em engenharia mecânica

Quando uma peça é grande ou espessa, é difícil obter dureza uniforme em seu interior por métodos de endurecimento maciço. Uma alternativa é endurecer apenas a superfície, deixando o interior mole. A ___________ aquece um aço de baixo carbono em uma atmosfera de monóxido de carbono, levando a superfície a absorver carbono em solução. A __________ aquece um aço de baixo carbono em uma atmosfera de nitrogênio gasoso e forma duros nitretos de ferro nas camadas superficiais. A ___________ aquece a peça em um banho de sal até por volta de 800°C, e o aço de baixo carbono forma tanto carbonetos quanto nitretos a partir do sal. A _____________ passa uma camada de oxiacetileno sobre a superfície a ser endurecida, que é seguida de um jato de água para provocar o endurecimento.

Assinale a alternativa cujas palavras completam CORRETAMENTE as lacunas.

A dureza e outras características de muitos aços e outros metais não ferrosos podem ser alteradas por tratamento térmico. Um aço de baixo carbono tem pouco carbono para ser submetido a um endurecimento maciço, assim, outros processos de endurecimento superficial devem ser utilizados.

Podemos destacar alguns tipos de tratamentos térmicos mais comuns:

Processos do tratamento térmico:

1 – Têmpera.

2 – Revenido.

3 – Recozimento.

4 – Normalização.

( ) A peça é aquecida acima da temperatura crítica, porém, agora, deixada resfriar até a temperatura ambiente. Isso restaura as condições de solução e as propriedades mecânicas da liga não endurecida.

( ) A peça é aquecida acima de sua temperatura crítica, deixa-se que ela se equilibre por algum tempo e, depois, ela deve ser repentinamente resfriada até a temperatura ambiente por imersão em um banho de água ou óleo.

( ) Aços comerciais, após laminados ou conformados, passam por esse processo, que envolve um banho à alta temperatura durante um menor período de tempo e uma taxa de resfriamento mais rápido.

( ) A peça pode ser reaquecida a uma temperatura mais baixa, deixada nesse banho de calor por um longo tempo e depois deixada resfriar lentamente.

Assinale a alternativa que descreve CORRETAMENTE, de cima para baixo, o tipo de tratamento térmico com o processo:

Algumas das propriedades buscadas em um material de mancal de deslizamento são suavidade relativa, resistência razoável, usinabilidade, lubricidade, resistência à temperatura e corrosão e, em alguns casos, porosidade. Um material de mancal deve ter, pelo menos, um terço da dureza do material que está se movendo em relação a ele, a fim de promover encravabilidade de partículas abrasivas. Pode-se citar alguns materiais utilizados em mancais de deslizamento:

1 – Bronze.

2 – Ferro fundido cinzento.

3 – Materiais sinterizados.

4 – Materiais não metálicos.

Características dos materiais de mancais de deslizamento:

( ) Oferecem a possibilidade de correr a seco se eles tiverem lubricidade suficiente. Oferecem coeficiente de atrito pequeno contra qualquer metal, mas têm resistência e temperatura de fusão baixas, as quais, combinadas com a condução de calor bem pobre, limitam as cargas e velocidades de operação.

( ) Material razoável para mancais quando correm um contra o outro a baixas velocidades. Também pode correr contra o aço se ambas as partes forem endurecidas e lubrificadas.

( ) A porosidade permite-lhes absorver uma quantidade significativa de lubrificante e mantê-lo pelo efeito de capilaridade, desprendendo-o no mancal quando aquecido.

( ) Tem boa resistência, usinabilidade e resistência à corrosão, correndo bem contra as ligas ferrosas quando lubrificado. Podem suportar a lubrificação de contorno e podem suportar cargas elevadas e altas temperaturas.

Assinale a alternativa que descreve CORRETAMENTE, de cima para baixo, as características do material de mancal:

Para os aços utilizados na indústria mecânica emprega-se a nomenclatura da Society of Automotive Engineers (SAE), a qual se baseia em quatro dígitos.

Uma especificação de aço SAE 1020 significa:

Quando se faz referência à temperatura ou pressão de um sistema, pressupõe-se que todos os pontos do sistema possuem a mesma, ou basicamente a mesma, temperatura e pressão. Quando se pressupõe que as propriedades são constantes de um ponto ao outro e quando não há tendência de mudança com o tempo, existe uma condição de equilíbrio termodinâmico. Se um sistema sofre mudança de um estado de equilíbrio para outro, a série de estados sucessivos que o sistema atravessa é chamada de processo.

Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I. As propriedades de um sistema têm os mesmos valores que tinham no início do processo.

PORQUE

II. Um sistema, em um determinado estado inicial, sofre uma série de processos e volta ao estado inicial. Tal sistema passa por um ciclo.

A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA.

Pelos dados obtidos em um ensaio de tração ou compressão, é possível calcular vários valores da tensão e da deformação correspondente no corpo de prova e, então, construir um gráfico com esses resultados. A curva é denominada diagrama tensão-deformação.

Sobre o diagrama pode-se considerar:

I. Um diagrama tensão-deformação é importante na engenharia porque proporciona um meio para obtenção de dados sobre a resistência à tração ou à torção de um material, sem considerar o tamanho ou a forma física do material.

II. Tensão e deformação de engenharia são calculadas pela área da seção transversal e comprimento de referência originais do corpo de prova.

III. A ductilidade de um material pode ser especificada pela porcentagem de alongamento ou pela porcentagem de redução da área do corpo de prova.

IV. Um material dúctil, como o aço doce, tem quatro comportamentos distintos quando é carregado: comportamento plástico, escoamento, endurecimento por deformação e estricção.

V. Materiais frágeis, como o ferro cinzento, apresentam pouco ou nenhum escoamento e sofrem ruptura repentina.

Está CORRETO apenas o que se afirma em:

Os materiais podem ser classificados como dúcteis ou frágeis, dependendo de suas características de tensão-deformação. Qualquer material que possa ser submetido a grandes deformações antes de sofrer ruptura é denominado material dúctil. Materiais que exibem pouco ou nenhum escoamento antes da falha são denominados materiais frágeis. Considerando a deformação desses materiais, podemos observar pontos importantes:

I. Um material dúctil, como o aço doce, tem quatro comportamentos distintos quando é carregado: comportamento elástico, escoamento, endurecimento por deformação e estricção.

II. A ductilidade de um material pode ser especificada pela porcentagem de alongamento ou pela porcentagem de redução da área do corpo de prova.

III. Se a tensão ultrapassar ligeiramente o limite de proporcionalidade, o material ainda pode responder de maneira elástica.

IV. Endurecimento por deformação é usado para estabelecer um ponto de escoamento mais alto para um material. O material é submetido à deformação além do limite elástico. O módulo de elasticidade permanece o mesmo, porém, a ductilidade do material aumenta.

V. Um material é linear elástico se a tensão for proporcional à deformação dentro da região elástica. Essa propriedade é denominada Lei de Hooke, e a inclinação da curva é denominada módulo de resistência.

É CORRETO o que se afirma em:

As propriedades das substâncias puras são divididas em duas classes: propriedades intensivas, que independem da massa da substância, e propriedades extensivas, que dependem diretamente da massa da substância.

Assinale qual grupo de propriedades pode ser destacado como de propriedades intensivas:

Uma substância pura é aquela que tem composição química invariável e homogênea. Pode existir em mais de uma fase, mas a composição química é a mesma em todas as fases. Assim, água líquida, uma mistura de água líquida e vapor d’água ou uma mistura de gelo e água líquida são todas substâncias puras, pois cada fase apresenta a mesma composição química. A Figura abaixo apresenta o diagrama P-T, de uma substância pura.

Sobre o diagrama P-T, de uma substância pura, é CORRETO afirmar:

Entre os materiais utilizados na indústria, encontram-se os chamados materiais “compósitos”, que se constituem da combinação de dois ou mais diferentes materiais, que não dissolvem um no outro, e que resultam em propriedades não verificadas nos constituintes individuais.

Assinale a opção que apresenta dois exemplos de materiais compósitos.

Um dos métodos para proteção de metais contra corrosão é através da aplicação de tintas. O processo de pintura que é feito por meio de aplicação de ar comprimido é denominado

A figura a seguir ilustra um tipo de corrosão em um metal, onde se verificam sulcos na superfície, cuja profundidade é inferior ao seu diâmetro.



Fonte: Oliveira, A. R., “Corrosão e Tratamento de Superfície”, IFPA, UFSM,

Esta forma de corrosão é denominada

A figura a seguir apresenta o diagrama de fases para o sistema ferro-carbeto de ferro.

(Fonte: CALLISTER, W.D., Fundamentos da Ciência e Engenharia dos Materiais, 2ª ed., Ed. LTC)

Para uma liga com composição 99,6%p Fe – 0,40%p C a uma temperatura imediatamente abaixo da eutetoide, as frações das fases ferrita total e cementita valem aproximadamente, nessa ordem: 

A figura a seguir apresenta o diagrama de transformação isotérmica para uma liga ferro-carbono com composição eutetoide.



(Fonte: CALLISTER, W.D., Fundamentos da Ciência e Engenharia dos Materiais, 2ª ed., Ed. LTC)


Uma pequena amostra desse aço foi mantida, inicialmente, a 780°C durante o tempo necessário para ser obtida uma estrutura austenítica completa e homogênea. Logo a seguir, essa estrutura foi submetida aos tratamentos tempo-temperatura definidos pela sequência ABCDE.
Após esses tratamentos, a microestrutura final dessa amostra é composta por

Os átomos dos metais se organizam em estruturas cristalinas, que se relacionam diretamente com suas propriedades. Dessa forma, observe atentamente as duas estruturas apresentadas na figura a seguir.




As estruturas (1) e (2) se aplicam, respectivamente, a(o):

Sobre o comportamento mecânico das ligas ferro-carbono, é correto afirmar:

Considere um duto com um raio grande o suficiente para que, em uma primeira aproximação, possa ser modelado como uma parede plana. Dentro do duto escoa um fluido a 135,05 ºC que apresenta h = 20 W/(m²K) em relação à parede do duto, que é constituída por um material com k = 10 W/mK e tem uma espessura de 5 mm. Sobre a parede, é colocado um isolante térmico com condutividade térmica de 0,05 W/mK. O isolante está em contato com o ar atmosférico a 20 ºC e com h = 10 (W/m²K) . Qual a espessura mínima do isolante (em milímetros) para que a temperatura da superfície em contato com o ar atmosférico seja de, no máximo, 30 ºC? 

A transição dúctil-frágil para um material pode ser verificada por meio dos ensaios: 

Na modelagem da ação de forças para a análise bidimensional, qual tipo de contato é capaz de sustentar um momento?

Para o escoamento externo a um cilindro, o fato de a camada limite turbulenta apresentar uma quantidade de movimento maior do que a apresentada por uma camada limite laminar implica: