CAPÍTULO 12SOLUÇÕES DOS PROBLEMAS

12.1 As vantagens do trabalho a frio são:1) Um acabamento superficial de alta qualidade.2) As propriedades mecânicas pode ser variada.3) Tolerâncias dimensionais de fechamento.As desvantagens de trabalho a frio são:1) necessidade de energia de alta deformação.2) grandes deformações devem ser realizada em etapas, que podem ser caras.3) Uma perda de ductilidade.As vantagens do trabalho a quente são:1) grandes deformações são possíveis, que podem ser repetidas.2) requisitos de energia de deformação são relativamente baixos.As desvantagens de trabalho a quente são:1) Um acabamento de superfície pobre.2) Uma variedade de propriedades mecânicas não é possível.

12.2 (a) As vantagens da extrusão através de laminação são as seguintes:1) possuindo geometrias de peças transversais mais complicadas podem ser formados.2) Teste tubagem pode ser produzida.(b) As desvantagens de extrusão através de laminação são as seguintes:1) a deformação não uniforme através da secção transversal.2) Uma variação nas propriedades pode resultar numa secção transversal de uma peça extrudida.

12.3 Quatro situações em que vazamento é a técnica preferida de fabricação são:1) Para as grandes peças e / ou formas complicadas.2) Quando a força mecânica não é uma consideração importante.3) Para as ligas que têm baixas ductilidades.4) Quando é a técnica de fabricação mais econômica.

12.4 Esta questão nos pede para comparar fundição em areia, com matriz, de investimento e contínua. Para fundição em areia, a areia é o material do molde, um molde de duas peças é utilizado, normalmente o acabamento de superfície não é uma consideração importante, a areia pode ser reutilizada (mas o molde pode não), as taxas de fundição são baixas, e grandes pedaços geralmente são lançados.Para fundição, um molde permanente é usado, as taxas são de alta fundição, o metal fundido é forçado para dentro do molde sob pressão, um molde de duas peças é usado, e pequenos pedaços são normalmente elenco.Para fundição de precisão, um molde de peça única é utilizado, o que não é reutilizável; isto resulta em alta precisão dimensional, boa reprodução de detalhes, e um acabamento de superfície fina; e fundição as taxas são baixas.Para lingotamento contínuo, na conclusão do processo de extração, o metal fundido é lançado na cadeia contínua que apresentam uma secção transversal circular ou retangular; estas formas são desejáveis para operações de conformação de metais secundários posteriores. A composição química e as

propriedades mecânicas são relativamente uniformes em toda a secção transversal.

12.5 (a) Algumas das vantagens da metalurgia do pó ao longo do vazamento são como se segue:1) Utiliza-se para as ligas que têm elevadas temperaturas de fusão.2) melhores tolerâncias em resultados de dimensionamentos.3) A porosidade pode ser introduzida, o grau de que pode ser controlado (o que é desejável em algumas aplicações, tais como rolamentos auto lubrificantes).(b) Algumas das desvantagens da metalurgia do pó ao longo do vazamento são como se segue:1) Produção do pó é caro.2) O tratamento térmico após a compactação é necessário.

12.6 Esta questão pede as principais diferenças entre o meio de soldagem.Para a soldagem, a não fusão das peças a serem unidas na proximidade da ligação; um agente de enchimento o material pode ou não pode ser utilizado.Por brasagem, um material de enchimento que é usado tem uma temperatura de fusão superior a cerca de 425 ° C (800 ° F); o material de enchimento é fundido, ao passo que as peças a serem unidas não são fundidos.Para soldar, um material de enchimento que é usado tem uma temperatura de fusão inferior a cerca de 425 ° C (800 ° F); o material de enchimento é fundido, ao passo que as peças a serem unidas não são.

12.7 Este problema pede que especifique e compare as microestruturas e propriedades mecânicas nas zonas afetadas pelo calor de solda para ligas 1080 e 4340 nas suas ZTAs assumindo que o arrefecimento médio possui taxa de 10 ° C / s. Figura 10.19 mostra o diagrama de transformação resfriamento contínuo para uma liga de ferro de carbono composto por eutetóide (1080), e, além disso, as curvas de arrefecimento que delineiam mudanças na microestrutura. Para uma velocidade de arrefecimento de 10 ° C / s (o que é menos do que 35 ° C / s) o que resulta uma microestrutura totalmente perlita - provavelmente um razoavelmente bem perlita. Por outro lado, na Figura 10.20 é mostrado o diagrama CCT para um aço 4340. A partir deste diagrama pode-se notar que uma taxa de arrefecimento de 10 ° C / s produz uma estrutura totalmente martensítica. Perlita é mais macio e mais dúctil que martensita, e, portanto, mais desejável.

12.8 Se uma solda de aço é esfriada muito rapidamente, pode formar martensita, que é muito frágil. Em algumas situações, as rachaduras podem formar-se na região de solda enquanto esfria.

12.9 Esta questão pede que listamos quatro classificações de aços, e, para cada um, descrever as suas propriedades e citar aplicações típicas.Aços de Baixo CarbonoPropriedades: sem resposta aos tratamentos de calor; relativamente macio e fraco; maquinável e soldável.Aplicações típicas: carrocerias de automóveis, fômas estruturais, oleodutos, edifícios, pontes, e latas.Aços de Médio Carbono

Propriedades: calor tratável, relativamente grandes combinações de características mecânicas.As aplicações típicas: rodas ferroviárias e faixas, engrenagens, virabrequins, e peças de máquinas.Aços alto carbonoPropriedades: duros, fortes, e relativamente frágeis.Aplicações típicas: cinzéis, martelos, facas e lâminas para cerras.Aços de Alta Liga (inoxidável e ferramental)Propriedades: duro e resistente ao desgaste; resistente à corrosão em uma grande variedade de ambientes.As aplicações típicas: ferramentas de corte, brocas, talheres, processamento de alimentos, e em ferramentas cirúrgicas.

12.10 (a) Ligas ferrosas são usados extensivamente porque:1) Minérios de ferro existem em quantidades abundantes.2) extração econômica, refino e fabricação técnicas estão disponíveis.3) As ligas podem ser adaptados para ter uma ampla gama de propriedades.(b) As desvantagens de ligas ferrosas são:1) Elas são susceptíveis à corrosão.2) possuem uma densidade relativamente elevada.3) Elas possuem baixa condutividade elétrica.

12.11 Os aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos não são tratáveis termicamente, uma vez "tratável termicamente" é tomado para significar que a martensita pode ser feitas de modo a formar, com relativa facilidade mediante têmpera austenita a partir de uma temperatura elevada.Para os aços inoxidáveis, de austenita não se forma durante o aquecimento, e, por conseguinte, a transformação de austenita para martensita não é possível.

12.12 Os elementos de liga em aços para ferramentas (por exemplo, Cr, V, W, Mo) combinam-se com o carbono para formar um aço muito duro e resistente ao desgaste compostos de carboneto.

12.13 Somos convidados a calcular a percentagem em volume de grafite em um 3,5% em peso C ferro fundido. Ele primeiro torna-se necessário calcular frações de massa utilizando a regra da alavanca. A partir do ferro-carbono diagrama de fases (Figura 12.5), o tie-line no grafite e uma fase de campo se estende desde essencialmente 0% em peso de C até 100% em peso de C. Assim, por um grupo C 3,5% em peso de ferro fundido

Conversão de fração de peso a fração de volume de grafite é possível usando a Equação(9.6a) quanto

12.14 Ferro cinzento é fraco e frágil em tensão, porque as pontas dos flocos de grafite atuam como pontos de concentração de tensões.

12.15 Esta questão nos pede para comparar vários aspectos de ferros fundidos cinzentos e maleáveis.(a) No que diz respeito à composição e tratamento térmico:Ferro cinzento - 2,5 a 4,0% em peso de C e 1,0 a 3,0% em peso de Si. Para a maioria dos ferros cinzentos não há tratamento de calor após a solidificação.Ferro maleável - 2,5 a 4,0% em peso de C e menos de 1,0% em peso de Si. Ferro branco é aquecido numa atmosfera não oxidante e a uma temperatura entre 800 e 900 ° C durante um período de tempo prolongado.(b) Em relação a microestrutura:Ferro fundido cinzento - flocos de grafite são incorporados em uma matriz de ferrite ou perlita.Ferro maleável - aglomerados de grafite são incorporados em uma matriz de ferrite ou perlita.(c) No que diz respeito às características mecânicas:Ferro fundido cinzento - relativamente fraco e frágil em tensão; boa capacidade de amortecimento de vibrações.Ferro maleável - força moderada e ductilidade.

12.16 Sim, é possível produzir ferros fundidos que são constituídos por uma matriz de martensita em que a grafite é incorporado em qualquer um floco, nódulo, ou em forma de roseta. Para flocos de grafite, o ferro fundido cinzento é formado (tal como descrito na Seção 12.6), que é então aquecida até uma temperatura à qual a ferrite transforma para austenita; a austenita é então rapidamente arrefecido, que se transforma em martensita.Para nódulos de grafite e rosetas, nodular e ferros fundidos maleáveis são formados primeiro (novamente como descrito na Seção 12.6), que são então austenitizadas e resfriado rapidamente.

12.17 Esta questão nos pede para comparar ferros fundidos brancos e nodulares.(a) No que diz respeito à composição e tratamento térmico:Ferro Branco - 2,5 a 4,0% em peso de C e menos de 1,0% em peso de Si. Sem tratamento térmico; Contudo, arrefecimento é rápido durante a solidificação.Ferro fundido nodular - 2,5 a 4,0% em peso de C, 1,0 a 3,0% em peso de Si, e uma pequena quantidade de Mg ou Ce. Um tratamento térmico a cerca de 700 ° C pode ser necessário para produzir uma matriz ferrítica.(b) No que respeita à microestrutura:Ferro branco - Há regiões de cementita intercalados dentro de perlita.Ferro fundido nodular - Nódulos de grafite são incorporados em uma matriz de ferrite ou perlita.c) No que diz respeito às características mecânicas:Ferro branco - Extremamente duro e quebradiço.Ferro fundido nodular - força moderada e ductilidade.

12.18 Não é possível produzir ferro maleável em pedaços com dimensões de seção transversal de grandes dimensões.Ferro fundido branco é o precursor de ferro maleável, e uma taxa de arrefecimento rápido é necessário para a formação de ferro branco, que não pode ser realizado em regiões interiores de seções transversais grossas.

12.19 A principal diferença entre ligas forjadas e fundidas é como se segue: ligas forjadas são dúctil o suficiente de modo a ser quente ou frio durante a fabricação, enquanto ligas fundidas são frágeis na medida em que a moldagem por deformação não é possível e têm de ser fabricadas por fundição.

12.20 Ambos os latões e bronzes são ligas à base de cobre. Para latões, o principal elemento de liga de zinco é, ao passo que o bronze está ligado com outros elementos, tais como o estanho, alumínio, silício, ou níquel.

12.21 Rebites de uma liga de alumínio 2017 deve ser refrigerado antes de serem usados, porque, depois de ser tratado termicamente solução, precipitação que endurecem à temperatura ambiente. Uma vez endurecidas por precipitação, eles são muito fortes e quebradiço para ser conduzido.

12.22 Reforço de uma liga de alumínio 3003 é realizado por trabalho a frio. Uma estrutura de soldadura de uma liga de 3003 trabalhado a frio fará com que ele experimenta recristalização, e uma consequente perda de força.

12.23 A principal diferença entre as ligas tratáveis e não tratável termicamente é que a tratável termicamente pode ser reforçada por um tratamento térmico, em que uma fase é precipitada formado (de endurecimento por precipitação) ou uma transformação martensítica ocorre. Ligas não tratáveis não são passíveis de reforço por tais tratamentos.

12.24 Esta questão nos pede para as distintas características, limitações e aplicações de vários grupos de liga leve.Ligas de titânio

Características distintivas: densidade relativamente baixa, altas temperaturas de fusão e altas resistências são possíveis.Limitação: por causa da reatividade química com outros materiais a temperaturas elevadas, estas ligas são caras para refinar.Aplicações: estruturas de aeronaves, veículos espaciais e em química e petróleo industriais.Metais RefratáriosCaracterísticas distintivas: temperaturas extremamente altas de fusão; grandes módulos elásticos, durezas e pontos fortes.Limitação: alguma experiência rápida oxidação em temperaturas elevadas.Aplicações: extrusão, peças estruturais em veículos espaciais, filamentos incandescentes, tubos de raios-x, e eletrodos de solda.SuperligasCaracterísticas distintivas: capaz de suportar altas temperaturas e atmosferas oxidantes para longos períodos de tempo.Aplicações: turbinas de aeronaves, reatores nucleares, e equipamentos petroquímicos.Metais nobresEntre as características distintivas: altamente resistentes à oxidação, especialmente a temperaturas elevadas;macia e dúctil.Limitação: caro.Aplicações: jóias, materiais de restauração dentária, moedas, catalisadores e termopares.