Capítulo 10 Ferro e aço

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1 Capítulo 10 Ferro e aço 1. Considere o diagrama de equilíbrio (metaestável) de fases Fe-Fe 3 C. (a) Qual a composição do aço que apresenta na sua microestrutura de equilíbrio, à temperatura ambiente, uma percentagem (em peso) de 60% de ferrite primária (i.e., proeutectóide). (b) Faça um esboço do diagrama TTT-TI (transformação isotérmica) do aço com 1.1% C (Nota: nos casos em que tenha informação disponível para isso, identifique valores concretos das temperaturas relevantes). (c) Num esboço diferente mas semelhante ao da alínea b), represente se possível (justificando os casos de impossibilidade) linhas de arrefecimento que conduzam às seguintes microestruturas: (c1) perlite grosseira + cementite pró-eutectóide; (c2) martensite + austenite (residual); (c3) bainite superior; (c4) perlite fina + ferrite pró-eutectóide.

2 2. Considere o diagrama TTT-TI de um aço representado na figura junta. (a) Na figura acima encontram-se representadas as curvas TTT-TI de transformação da austenite de um aço: 1 eutectóide 2 hipo-eutectóide 3 hipereutectóide (b) Se uma peça deste aço, após austenitização a 760 C, fosse arrefecida em água até à temperatura ambiente seguida de reaquecimento a 350 C durante 1 h, a microestrutura que se obteria seria: 1 martensite e bainite 2 martensite revenida 3 martensite e perlite (c) O tratamento térmico referido na alínea anterior tem o nome de: 1 têmpera 2 têmpera e revenido

3 3 recozimento (d) Se uma peça deste aço, após austenitização, fosse arrefecida em banho de sais até 300 C e depois mantida a essa temperatura durante 10s seguindo-se arrefecimento em água até à temperatura ambiente, a microestrutura obtida seria constituída por: 1 martensite 2 bainite e martensite 3 bainite (e) O tratamento referido na alínea anterior designa-se: 1 austêmpera 2 normalização 3 martêmpera 3*. Considere o diagrama TTT-TI de um aço apresentado na figura seguinte onde estão representadas as curvas de arrefecimento a1 e a2. (a) Este diagrama corresponde a um aço com um teor em carbono de cerca de (% peso):

4 1 0,3 % 2 0,8 % 3 1,2 % (b) O aquecimento de uma peça deste aço à temperatura de 750 C durante 1 hora promoveria: 1 o recozimento 2 a austenitização completa 3 a normalização (c) Se após a austenitização completa uma peça deste aço fosse arrefecida segundo a curva a1 a microestrutura obtida à temperatura ambiente seria constituída por: 1 perlite 2 martensite 3 bainite (d) O tratamento térmico da alínea anterior corresponde a: 1 normalização 2 martêmpera 3 austêmpera (e) Se após a austenitização completa uma peça deste aço fosse arrefecida segundo a curva a2 a microestrutura obtida à temperatura ambiente seria constituída por: 1 martensite 2 martensite revenida 3 bainite e martensite (f) O tratamento térmico da alínea anterior corresponde a: 1 têmpera e revenido 2 martêmpera 3 recozimento (g) Após austenitização completa o tempo que seria necessário manter uma peça deste aço à temperatura de 650 C para obter uma microestrutura constituída por perlite seria: 1 8 s 2 30 s 3 5 min (h) Após o tratamento correspondente à alínea (g) e arrefecimento lento em forno, a peça considera-se: 1 recozida 2 temperada 3 revenida

5 4. Considere o seguinte diagrama TTT de um aço (a) A figura corresponde a um diagrama TTT-TI de um aço: 1 hipoeutectóide 2 eutectóide 3 hipereutectóide (b) Se uma peça deste aço após austenitização a 800 C fosse arrefecida em banho de sais até à temperatura de 680 C e mantida durante 2h, seguindo-se arrefecimento em água até à temperatura ambiente, a microestrutura que se obteria seria: 1 ferrite e perlite 2 ferrite e martensite 3 perlite e martensite (c) O tratamento térmico anterior designa-se: 1 têmpera 2 revenido 3 recozimento

6 (d) Se uma peça deste aço após austenitização fosse arrefecida em banho de sais até 400 C e depois mantida a essa temperatura durante 10 s seguindo-se arrefecimento em água até à temperatura ambiente, a microestrutura obtida seria: 1 bainite 2 bainite e martensite 3 martensite (e) Se uma peça deste aço após austenitização fosse arrefecida em banho de sais até 450 C e depois mantida a essa temperatura durante 1 minuto seguindo-se arrefecimento em água até à temperatura ambiente, a microestrutura obtida seria: 1 bainite 2 bainite e martensite 3 martensite (f) Este tratamento designa-se: 1 austêmpera 2 martêmpera 3 revenido 5. Na figura junta encontra-se representado o diagrama TTT-TI de transformação da Austenite de um aço hipereutectóide.

7 (a) De modo a austenitizar completamente peças desse aço, elas deveriam ser aquecidas a uma temperatura: 1 ligeiramente superior a 727 C 2 de 750 C 3 de 900 C (b) Se após a austenitização completa uma peça deste aço fosse arrefecida em banho de sais até 700 C, mantida durante 1 hora, seguida de arrefecimento em água a microestrutura obtida à temperatura ambiente seria constituída por: 1 Ferrite pro-eutectóide + Perlite 2 Cementite pro-eutectóide + Perlite fina 3 Cementite pro-eutectóide + Perlite grosseira + Martensite (c) Se após a austenitização completa uma peça deste aço fosse arrefecida em banho de sais até 400 C, manutenção durante 15 minutos, seguida de arrefecimento em água, a microestrutura obtida seria constituída por: 1 Bainite 2 Bainite + Martensite

8 3 Perlite fina (d) Se após a austenitização completa uma peça deste aço fosse arrefecida em banho de sais até 200 C, manutenção durante 15 minutos, seguida de arrefecimento em água, a microestrutura obtida seria constituída por: 1 Bainite 2 Martensite 3 Bainite + Martensite (e) O tratamento térmico correspondente ao arrefecimento nas condições da alínea (d) designa-se: 1 Martêmpera 2 Austêmpera 3 Revenido 6*. Considere as curvas TTT-TI de um aço representadas na figura junta. (a) Na figura acima encontram-se representadas as curvas TTT-TI de transformação da austenite de um aço: 1 eutectóide

9 2 hipereutectóide 3 hipo-eutectóide (b) A temperatura de aquecimento que seleccionaria para austenitizar completamente uma peça deste aço era: 1 730ºC 2 800ºC 3 900ºC (c) Se uma peça deste aço, após autenitização, fosse arrefecida em água até à temperatura ambiente seguindo-se reaquecimento a 400 C durante 1 h, a microestrutura que se obteria seria constituída por: 1 martensite e bainite 2 martensite e perlite 3 martensite revenida (d) O tratamento térmico descrito na alínea (c) designa-se: 1 têmpera e revenido 2 têmpera 3 normalização (e) Se uma peça deste aço, após autenitização, fosse arrefecida até 650ºC e depois mantida a essa temperatura durante 1000s, seguindo-se arrefecimento em água até à temperatura ambiente, a microestrutura que se obteria seria constituída por: 1 cementite 2 cementite pró-eutectóide e martensite 3 cementite pró-eutectóide e perlite (f) O tratamento descrito na alínea (e) designa-se: 1 revenido 2 recozimento 3 normalização

10 (g) Se uma peça deste aço, após autenitização, fosse arrefecida em banho de sais até 350ºC e depois mantida a essa temperatura durante 30h, segindo-se arrefecimento em água até à temperatura ambiente, a microestrutura que se obteria seria constituída por: 1 bainite e martensite 2 perlite e bainite 3 bainite (h) O tratamento descrito na alínea (g) designa-se: 1 recozimento 2 austêmpera 3 martêmpera 7*. Considere as curvas TTT-TI de um aço carbono, representadas na figura junta. Mf (a) Na figura encontram-se representadas as curvas TTT-TI de transformação da austenite de um aço de que tipo? Justifique a sua resposta. (b)explique as razões que levam a que as curvas tenham a forma de C.

11 (c) Se uma peça deste aço, após austenitização completa, fosse colocada num forno a 600 C durante 10 4 s, e arrefecida posteriormente ao ar, qual a microestrutura que se obteria? (d)como se designa o tratamento térmico descrito na alínea (c)? (e) Se uma peça deste aço, após austenitização completa, fosse arrefecida em banho de sais até 350ºC e depois mantida a essa temperatura durante 100s, seguindo-se arrefecimento em água até à temperatura ambiente, qual a microestrutura que se obteria? (f) Como se designa o tratamento térmico descrito na alínea (e)? 8. Considere o seguinte diagrama TTT de um aço. (a) Na figura acima encontram-se representadas as curvas TTT-AC de transformação da austenite de um aço: 1 hipo-eutectóide 2 eutectóide

12 3 hipereutectóide (b) A curva de arrefecimento 1 corresponde a um arrefecimento: 1 ao ar 2 no forno 3 em água (c) O tratamento térmico correspondente à curva de arrefecimento 1 designa-se por: 1 têmpera 2 normalização 3 recozimento completo (d) No final do tratamento 1, a microestrutura que o aço apresenta à temperatura ambiente é constituída por: 1 martensite + austenite residual 2 perlite grosseira 3 perlite fina (e) A curva de arrefecimento 2 corresponde a um arrefecimento: 1 no forno 2 em água 3 ao ar (f) O tratamento térmico correspondente à curva de arrefecimento 2 designa-se por: 1 têmpera 2 normalização 3 recozimento completo (g) No final do tratamento 2, a microestrutura que o aço apresenta à temperatura ambiente é constituída por: 1 martensite + austenite residual

13 2 perlite fina 3 perlite grosseira (h) A curva de arrefecimento 3 corresponde a um arrefecimento: 1 ao ar 2 em forno 3 em água (i) O tratamento térmico correspondente à curva de arrefecimento 3 designa-se por: 1 normalização 2 recozimento completo 3 têmpera (j) No final do tratamento 3, a microestrutura que o aço apresenta à temperatura ambiente é constituída por: 1 perlite grosseira 2 perlite fina 3 martensite + austenite residual 9*. Peças de um aço com 0,76% C (eutectóide) aquecidas durante 1 hora a 850 C foram submetidas aos tratamentos térmicos da lista abaixo indicada. Usando o diagrama TTT-TI da figura determine a microestrutura das peças após cada um dos seguintes tratamentos: (a) têmpera em água até à temperatura ambiente; (b) arrefecimento em banho de sais até 680 C, manutenção durante 2 horas, seguida de arrefecimento em água; (c) arrefecimento em banho de sais até 570 C, manutenção durante 3 minutos, seguida de arrefecimento em água; (d) arrefecimento em banho de sais até 550 C, manutenção durante 3 segundos, seguida de arrefecimento em água; (e) arrefecimento em banho de sais até 400 C, manutenção durante 1 hora, seguida de arrefecimento em água; (f) arrefecimento em banho de sais até 300 C, manutenção durante 1 minuto, seguida de arrefecimento em água; (g) arrefecimento em banho de sais até 300 C, manutenção durante 2 horas, seguida de arrefecimento em água.

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