Post on 15-Dec-2015
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Materiais de Construção
Mecânica Aplicada
Aula 3
Estrutura cristalina. Ensaios não destrutivos. Ensaios
mecânicos nos materiais metálicos. Ruptura nos metais.
Transformações em ligas ferro-carbono. Noções de
tratamentos térmicos e termoquímicos. Propriedades dos
aços. Ferros fundidos. Metais e ligas não ferrosas.
Ementa
Cronograma
01/ago Inicio Apresentação, distribuição das turmas
08/ago Aula 1 Cristalização ensaio de LP
15/ago Aula 1 Cristalização ensaio de LP
22/ago Aula 2 Ensaio de tração
29/ago Aula 2 Ensaio de tração
05/set Aula 3 Ensaio de dureza
12/set Aula 3 Ensaio de dureza
19/set Plantão Plantão
10/out Inicio Tratamento de têmpera
17/out Aula 4 Tratamento de têmpera
24/out Aula 4 metalografia
31/out Aula 5 metalografia
07/nov Aula 5 Semi-sólido
14/nov Aula 6 Semi-sólido
Cronograma
Ensaio de tração
L
0
0AF
F
L
0 +
ΔL
A força P aplicada
resulta numa tensão
oA
P
Deslocamento ΔL é a
variação do comprimento
inicial L0
oL
L
Ensaio de tração
Tensão de engenharia:
Deformação de engenharia:
Onde:
A0 – área da seção transversal original (no início do teste);
L0 – distância original entre as marcas do extensômetro;
L – distância entre marcas do extensômetro após aplicação
da força F.
oA
P
oL
L
oL
LL o
Definições
Corpo-de-prova típico, seção circular
Deformação plástica uniforme
(1) Deformação elástica
oA
P
oL
L
Deformação
plástica não-
uniforme
Resultados do ensaio
Propriedades Mecânicas Básicas
1) Resistência Mecânica;
2) Rigidez;
3) Ductilidade;
4) Resiliência;
5) Tenacidade.
Propriedades decorrentes
Capacidade do material em resistir a um evento de
deformação plástica
Tensão
Deformação
(σLR) Esta propriedade pode ser
caracterizada por três tensões:
Ponto A: Tensão limite de
escoamento (σLE);
Ponto B: Tensão limite de
resistência (σLR);
Ponto C: Tensão de fratura (σf)
Resistência mecânica
Capacidade do material em resistir à deformação elástica.
Esta propriedade é medida pelo módulo de elasticidade (E)
– propriedade física
Etg
Rigidez
Quanto MAIOR for o módulo de elasticidade, MAIS
rígido é o material. Ou MENOR é a sua capacidade de
deformação elástica quando aplicada uma dada tensão.
.Lei de Hooke.
Rigidez
Deformação
Tensão
Capacidade de deformação PLÁSTICA do
material (depende da microestrutura)
Ductilidade
Alongamento total (ATLo): 100.
o
ofL
TL
LLA o
Redução de área (RA) ou estricção: 100.
o
fo
A
AARA
Ductilidade
No corpo de prova inicial tinha-se: Distância original entre marcas: 5,0 mm Diâmetro original: 11 mm
%3,79100.
11.4
511.4
2
22
RA
Diâmetro original: 11 mm Diâmetro final: 5 mm 11
5
Ductilidade
5 mm
%4,82100.50
502,9150
mm
TA
Distância original entre marcas: 50 mm Distância final entre marcas: 91,2 mm
Ductilidade
Energia armazenada por unidade de volume no trecho
elástico e devolvida ao descarregar a amostra – área
indicada por (1).
EU LE
R.2
2
Resiliência
Exercício 1: Calcular a tensão produzida num corpo-de-
prova de Al de ø 12,5mm, quando uma força de 3000kgf é
aplicada axialmente ao corpo-de-prova. Resp : 240 N/mm2
Exercício 2: Comparar a força requerida para produzir
uma tensão de 170 MPa numa barra com diâmetro igual a
25 mm e outra com 50 mm.
oA
P
Resp : Ø 25 mm = 83446,50 N
Ø 50 mm = 333378,0 N
Exercício
Exercício 3 - Um catálogo fornece o valor da estricção
(47%) para um determinado metal. Um fabricante deseja
laminar a frio chapas desse metal, da espessura inicial de
10mm para a final de 5mm. Sabe-se que ao laminar a
chapa, sua largura passa de 100mm para 110mm. O
fabricante pode fazer isso utilizando uma única redução?
Justifique.
100.
o
fo
A
AARA
Exercício
R é tensão real
(verdadeira) imposta ao
material, sendo Ai a área
instantânea da seção
transversal à direção de
aplicação da força F
i
RA
F
Para obter a deformação
real (verdadeira) deve-se
considerar variações
instantâneas de
comprimento, com L0
(ou L=dL)
o
RL
Lln
Tensão real
1
oo
o
o L
L
L
LL
L
L
oL
L1
o
RL
Lln
1ln R
Relação entre deformação real e
deformação de engenharia
Tensão real
A deformação verdadeira e convencional calculadas
resultam em valores quase idênticos se ε<0,03 (3%)
Deformação real
Assumindo volume constante durante o processo de
deformação causada pela força F, pode-se escrever:
iioo LALA o
i
i
o
L
L
A
A
o
i
L
L1
i
o
A
A1
Deformação real
Sabe-se que:
i
o
oo
o
ii
RA
A
A
F
A
A
A
F
A
F
oA
F
i
o
A
A1
1 RRelação entre tensão real e
tensão de engenharia
Deformação real
1 R
1ln R
Relação entre tensão real e
tensão de engenharia
Relação entre deformação real e
deformação de engenharia
Estas relações de conversão são válidas enquanto a
deformação for uniforme, ou seja, enquanto a área A for
uniforme ao longo do comprimento L0 de referência. Num
ensaio de tração, são válidas até a tensão limite de
resistência (σLR).
Deformação real
Curva tensão-deformação verdadeira
Deformação real
A relação tensão/deformação plástica num estado
uniaxial de tração reais de materiais metálicos é descrita
pela Equação de Hollomon:
n
pR H
H ou K: coeficiente de resistência
n: expoente de encruamento
εp ou εv : deformação plástica real
n
vv K
Encruamento
O valor do expoente de encruamento é numericamente
igual a deformação real uniforme apresentada pelo
material:
realn
Encruamento
Tabela de valores de “n” e “H”
n H (MPa)
Aço baixo carbono recozido 0,26 530
Aço ABNT 4140 recozido 0,15 640
Aço inox ABNT 304 recozido 0,45 1275
Alumínio recozido 0,20 180
Liga de alumínio ABNT 2024 -T4 0,16 690
Cobre recozido 0,54 315
Latão 70 - 30 recozido 0,49 895
Encruamento
Até tensão limite de resistência (σLR), vale as relações:
Região de
deformação elástica
Região de
deformação plástica
uniforme (antes de
formar o “pescoço”)
RR E n
pR H
Encruamento
Determinação de H e n:
n
pR H pR nH logloglog
1p HR
Quando:
OBS: a inclinação da reta log-log representa o valor
de n.
Encruamento
FIM