Questões de Concurso Para engenheiro metalúrgico

Um forno de aquecimento elétrico de placas de aço tem, como dimensões, comprimento de 35 m, largura de 8 m e altura igual a 4 m. Placas são introduzidas no forno a 300 K, com uma velocidade de deslocamento de 1 m/min. A seção transversal das placas é de 2 m de largura e 0,25 m de espessura. A temperatura da parede externa do forno foi medida, encontrando-se o valor de 350 K. O coeficiente de transferência de calor nas faces do forno é 9 W/(m2 K). O forno encontra-se sobre uma base de concreto, e, portanto, as perdas térmicas pelo fundo do forno são desprezíveis. As placas devem deixar o forno a 1.350 K. Considerando a densidade do aço igual a 7.500 kg/m³ , a temperatura do ar de 298 K e o calor específico médio de 700 J/kg.K, desprezando-se as perdas por radiação, a potência elétrica que deve ser fornecida ao forno, assumindo-se regime estacionário, é de:

Deseja-se selecionar a taxa de resfriamento mais apropriada para obtenção de uma microestrutura que consiste em 8% de ferrita pró-eutetoide, 6% de bainita e o restante de perlita. Para auxiliar na seleção de velocidade de resfriamento, o diagrama CCT do aço especificado, juntamente com as várias curvas de resfriamento, está representado na figura a seguir.
Assinale a alternativa que apresenta a taxa de resfriamento que deverá gerar a microestrutura proposta.

A equação da condução, em coordenadas cartesianas, é dada por:

em que α é a difusividade térmica do material, ρ é a densidade do material, C_p é o calor específico à pressão constante e T é a temperatura, e corresponde à taxa de geração de energia por unidade de volume.

Em uma parede unidimensional, com condutividade térmica k e espessura L, para o regime estacionário, tem-se a distribuição de temperatura dada pela seguinte equação:

T = Ax³ + Bx² + D

A taxa de geração de energia é:

Realizou-se um tratamento térmico em um aço carbono, em que a amostra foi, inicialmente, submetida a um resfriamento rápido de 750 ºC até 300 ºC. O aço, então, foi mantido na temperatura de 300 ºC por aproximadamente 500 segundos e foi, então, resfriado rapidamente até a temperatura ambiente. Considere a curva TTT (transformação em função do tempo e temperatura) representada a seguir. Assinale a alternativa que apresenta a estrutura final resultante desse aço carbono.

A parede de um forno é composta por três camadas de isolamento, conforme ilustrado na figura a seguir.

Os materiais A e C possuem condutividades térmicas k_A = 15 W/(m.K) e k_C = 40 W/(m.K), com espessuras L_A = 0,25 m e L_C = 0,15 m. O material B encontra-se entre os materiais A e C e possui espessura L_B = 0,15 m. Em regime estacionário, verifica-se que a temperatura na superfície externa do forno é de 25 ºC, enquanto a superfície interna do forno apresenta uma temperatura de 550 ºC. No interior do forno, tem-se ar a 850 ºC. O coeficiente convectivo interno, h_i , é de 20 W/(m².K).

Desse modo, a condutividade térmica do material B, k_B, em W/(m.K), é, aproximadamente: