UNIDADE DE ENSINO II

Materiais de Construção Mecânica /UNIDADE DE ENSINO 2 /U2S1 - Atividade Diagnóstica

O conhecimento de outros termos, comumente utilizados no ensino de química, é necessário para a interpretação correta dos diagramas de fases.

Dadas as afirmações abaixo, julgue as entre verdadeiras (V) ou falsas (F)

 

I. O limite de solubilidade é a quantidade mínima de um soluto que pode ser dissolvida.

II. O aumento da temperatura provoca a diminuição do limite de solubilidade e a formação de precipitado.

III. Fases é uma porção heterogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes.

 

Assinale a alternativa que apresenta a resposta correta.

 

Escolha uma:

 

 

No diagrama de fases unário da água estão presentes os três estados da matéria: líquido, sólido e gás. A água nos diferentes estados da matéria apresenta propriedades químicas e físicas distintas como densidade, volume molar, presença ou ausência de estrutura cristalina entre outros.

Nos chamados diagrama de fases unário ou sistemas unários (apresentam um único componente) somente a pressão e a temperatura poderão ser alteradas. A Figura a seguir traz o diagrama de fases unário da água (H2O).

 

Com relação aos pontos A, B e C assinale a única alternativa correta.

A figura a seguir apresenta o diagrama unário do ferro puro onde observa-se que a linha de equilíbrio líquido-sólido é quase horizontal, isto significa dizer que o ponto de fusão do metal é praticamente independente da pressão.

Leia atentamente o trecho que segue: "O ferro α é estável a temperaturas ______________, possui estrutura cristalina de célula unitária ____________ e nestas condições uma das principais características é ser _________________________.

 

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.

Escolha uma:


Materiais de Construção Mecânica /UNIDADE DE ENSINO 2 /U2S1 - Atividade de Aprendizagem

A compreensão de diagramas de fases para sistemas de ligas é extremamente importante, pois existe uma forte correlação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas, e o desenvolvimento da microestrutura em uma liga está relacionado às características do seu diagrama de fases.

 

 

Associe as informações entre as colunas A e B.

COLUNA A

COLUNA B

I. COMPONENTE

(  ) Estado em que um sistema atinge o menor valor de energia livre em uma determinada combinação de temperatura, pressão e composição.

II. SOLVENTE

(  ) Ocasionalmente seus átomos são também chamados de átomos hospedeiros.

III. EQUILÍBRIO

(  ) Metais puros e/ou compostos que compõem uma liga

IV. SISTEMAS

(  ) Uma série de possíveis ligas que consistem nos mesmos componentes

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta que associa as colunas A e B:

Escolha uma:

 

 

O limite de solubilidade é definido como a quantidade máxima de um soluto que pode ser dissolvida. Um exemplo clássico é a quantidade de açúcar (soluto) que pode ser dissolvida na água (solvente).

A figura a seguir apresenta a solubilidade do açúcar em um xarope de açúcar-água.

Fonte: Adaptada de William D. Callister Jr, Fundamentals of Materials Science and Engineering, 5ed, p.283, 2001.

A partir da análise do gráfico apresentado, assinale a alternativa correta: 

Escolha uma:

 

 

A existência do ferro no estado sólido em três formas (ferro-δ, ferro-γ e o ferro-α) é um fenômeno conhecido como polimorfismo ou alotropia, fenômeno também encontrado no carbono.

Dada a figura a seguir.

 

Assinale a alternativa que apresenta o alótropo do carbono e a estrutura cristalina que a figura refere-se:



Materiais de Construção Mecânica /UNIDADE DE ENSINO 2 /U2S2 - Atividade Diagnóstica

1 Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre a temperatura, as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio. São diversos os tipos de diagramas de fases, no entanto, alguns diagramas de fases são mais utilizados por conter apenas a temperatura e composição como variáveis.

 

Em ligas metálicas, quaisquer soluções sólidas presentes do diagrama de fases são designadas por letras gregas (α, γ, δ, ...).A Figura a seguir apresenta um diagrama de fases.

 

2 Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre a temperatura, as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio.

 

Dadas as colunas A e B

COLUNA A

COLUNA B

I. Linha liquidus

(  ) as três fases coexistem em equilíbrio em uma determinada temperatura e a composição das fases são fixas. 

II. Linha solidus

(  ) curva temperatura-composição para a fase líquida que coexiste, em equilíbrio, com o sólido.

III. Linha solvus

(  ) curva temperatura-composição para a fase sólida que coexiste, em equilíbrio, como outros sólidos.

IV. Ponto eutético

(  ) curva temperatura-composição para a fase sólida que coexiste, em equilíbrio, com o líquido.

 

Assinale a alternativa que relaciona corretamente as colunas A e B.

Escolha uma:

3 No diagrama de fases existem diferentes tipos de reações e sistemas anisomorfos muito importantes.

Entre as diferentes reações e sistemas anisomorfos muito importantes, a reação de resfriamento de uma região que coexistem uma fase sólida β e uma fase líquida que se transforma em uma fase sólida α é denominada:


Materiais de Construção Mecânica /UNIDADE DE ENSINO 2 /U2S2 - Atividade de Aprendizagem

Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre a temperatura, as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio.

 

 

Dadas as afirmações a seguir:

 

I. O sistema cobre-níquel é chamado de isomorfo devido a completa solubilidade dos dois componentes nos estados líquido e sólido.

II. Para as composições diferentes dos componentes puros, a fusão ocorrerá em uma faixa de temperatura onde as fases líquida e sólida encontram-se em equilíbrio.

  • III. Para determinar as fases que estão presentes em uma liga metálica, basta definir o par composição-concentração desejado.

 

É correto o que afirma se:

Um diagrama de fases é um “mapa” que mostra quais fases são as mais estáveis nas diferentes composições, temperaturas e pressões.

No ponto _____________ o equilíbrio é invariante, portanto, o equilíbrio entre três fases ocorre a uma determinada temperatura e as composição das três fases são fixas.

Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna acima:

Escolha uma:

 

 

Um tipo comum e relativamente simples de diagrama de fases encontrado para ligas binárias é o diagrama para o sistema cobre-prata; esse diagrama de fases é conhecido como diagrama de fases eutético binário.

A Figura a seguir apresenta o diagrama de fases para o sistema cobre-prata.

 

 

Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, ao que os pontos A, B e C correspondem no diagrama de fases

 


Materiais de Construção Mecânica /UNIDADE DE ENSINO 2 /U2S3 - Atividade Diagnóstica

Os aços e ferros fundidos são os principais materiais estruturais e são compostos essencialmente por ferro e carbono. Os diagramas de fases em equilíbrio referem-se a condições de resfriamento que ocorrem muito lentamente, isto é, o equilíbrio entre as fases é mantido continuamente.

 

 

A Figura seguir apresenta o diagrama de fases para o sistema Fe-Fe3C.

Diagrama de fases para o sistema ferro-carbeto de ferro.

A partir do diagrama apresentado, assinale a alternativa correta com relação aos limites de solubilidades observados no diagrama ferro-carbeto de ferro.

Escolha uma:

 

 

Nas ligas de aço, muitas são as microestruturas que podem ser formadas e a partir da composição eutetóide (0,76%p C) as mudanças de fases que ocorrem com o resfriamento lento da fase austenita para as fases α + Fe3C são relativamente complexas.

Além da composição eutetóide, no diagrama de fases Fe-Fe3C existem outros tipos de ligas. 

" As ligas _______________ligas que apresentam composição entre 0,022 e 0,76%p C."

 

Assinale a alternativa que preen

Escolha uma:

 

 

3 Os diagramas de fases em equilíbrio não apresentam a formação de fases que ocorre fora do equilíbrio, em composições e quantidades de fases fora do equilíbrio e as formações de fases em condições denominadas metaestáveis. 

 

O ferro puro ao ser submetidos a diferentes temperaturas experimenta transformações alotrópicas, isto é, o ferro no estado sólido existe com diferentes estruturas cristalinas.

 

Dadas as afirmações julgue as entre verdadeiras (V) ou falsas(F):

 

I. (  ) O carbono atua como impureza intersticial no ferro formando uma solução sólida com os alótropos do ferro.

II. (  ) A perlita existe como grãos denominados colônias onde as camadas estão orientadas todas na mesma direção. 

III. (  ) Os aços apresentam teores acima a 6,7% em peso de carbono.

 

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:

Escolha uma:

 

 


Materiais de Construção Mecânica /UNIDADE DE ENSINO 2 /U2S3 - Atividade de Aprendizagem

Os diagramas de fases em equilíbrio representam as relações entre a temperatura, as composições, e as quantidades de cada fase em condições de equilíbrio. São diversos os tipos de diagramas de fases.

 

Analise as seguintes afirmações:

 

I. O diagrama de fases Fe-C estável apresenta o equilíbrio entre o ferro e o carbeto de ferro.

II. Os diagramas de fases em equilíbrio não apresentam a formação de fases que ocorre fora do equilíbrio.

III. O ferro puro ao ser submetidos a diferentes temperaturas experimenta transformações alotrópicas, isto é, o ferro no estado sólido existe com diferentes estruturas cristalinas.

É correto o que afirma se:

Escolha uma:

 

2 O ferro puro ao ser submetidos a diferentes temperaturas experimenta transformações alotrópicas, isto é, o ferro no estado sólido existe com diferentes estruturas cristalinas.

Nesta fase a solubilidade máxima de carbono é de 0,022%p C a temperatura de 727 °C e entre suas propriedades destacam-se a baixa resistência mecânica, elevada tenacidade e boa tenacidade.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente a qual alótropo o trecho refere-se:

Escolha uma:

 

Nas ligas de aço, muitas são as microestruturas que podem ser formadas e a partir de determinadas composições as mudanças de fases que ocorrem com o resfriamento lento da fase austenita para as fases α + Fe3C são relativamente complexas.

A Figura a seguir apresenta a fotomicrografia de um aço do sistema ferro-carbono:

Microestrutura

Assinale a alternativa que apresenta corretamente ao tipo da composição do aço e qual a microestruturas presente.

Escolha uma:

 


Materiais de Construção Mecânica /UNIDADE DE ENSINO 2 /U2 - Avaliação da Unidade

A compreensão de diagramas de fases para sistemas de ligas é extremamente importante, pois existe uma forte correlação entre a microestrutura e as propriedades mecânicas, e o desenvolvimento da microestrutura em uma liga está relacionado às características do seu diagrama de fases.

 

 

Dadas as informações das colunas A e B a seguir:

 

COLUNA A

COLUNA B

I. Componente

(  ) uma porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes.

 

II. Sistema

(  ) consiste em pelo menos dois tipos diferentes de átomos.

 

III. Solução sólida

(  ) pode se referir a um corpo específico de material sob consideração.

IV. Fase

(  ) são metais puros e/ou compostos que compõem uma liga.

 

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta da relação entre as as informações das colunas A e B.

Escolha uma:

O limite de solubilidade pode ser definido como a quantidade máxima de um soluto que pode ser dissolvida. Um exemplo clássico é a quantidade de açúcar (soluto) que pode ser dissolvida na água (solvente). 

A figura a seguir apresenta a solubilidade do açúcar (C12H22O11) em um xarope de açúcar-água.

Dadas as afirmações a seguir:

 

I. A 30 °C a composição máxima de xarope é de aproximadamente 63%p de açúcar e 37%p água.

II.  A concentração máxima de açúcar é de aproximadamente 69%p em 60 °C.

III. A adição de açúcar em uma solução líquida de composição de 63%p de açúcar e 37%p água a 30 °C resultará na precipitação do açúcar em estado sólido.

 

É correto o que se afirma:

Escolha uma:

Na prática, sabemos que uma liga metálica possui mais que dois componentes em sua composição, porém, um diagrama de fases binário ilustra os princípios empregados para o controle das microestruturas. O sistema cobre-níquel é chamado de isomorfo devido a completa solubilidade dos dois componentes nos estados líquido e sólido.

A figura a seguir traz o diagrama de fases do sistema cobre-níquel, um dos diagramas mais fáceis de serem interpretados.

 

Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, a quantidade em porcentagem da fase α e de líquido a 1250 °C

Uma porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes. Duas fases distintas em um sistema têm características físicas e / ou químicas distintas por exemplo a água e o gelo. A figura a seguir apresenta o diagrama de fases para o sistema cobre-níquel.

Com base no diagrama de fases cobre-níquel, assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, a composição de fases presentes nos pontos 1, 2 e 3.

Escolha uma:

  • Diagramas de fases são úteis para prever as transformações de fases e as microestruturas resultantes.

Uma parte do diagrama de fases ferro-carbono está apresentada na figura a seguir.

O ferro puro, ao ser aquecido, experimenta duas alterações na sua estrutura cristalina antes de se fundir.

Em um sistema ferro-carbono existem diversos tipos de reações. Utilizando o diagrama de fases do sistema Fe-Fe3C assinale a alternativa que apresenta corretamente a reação eutética.