Aula 5 Propriedades Mecânicas Dos Metais

7/23/2019 Aula 5 Propriedades Mecânicas Dos Metais

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PROPRIEDADES MECÂNICAS



1. INTRODUÇÃO

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O Comportamento mecânico de um materialreflete a relação entre sua resposta oudeformação a uma carga ou força aplicada.

Principais Propriedades mecânicas (projeto):

Rigidez,

resistência,dureza,ductilidade e

tenacidade

Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade

do material de resistir às forças mecânicas e/ou detransmiti-las



1. INTRODUÇÃO

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As propriedades mecânicas são verificadasatravés dos ensaios (destrutivos e nãodestrutivos);

Variáveis dos ensaios:

Carga aplicada

Duração da carga aplicadaCondições ambientais

Técnicas padronizadas: Sociedade Americana

para Ensaios de Materiais (ASTM)



Propriedades Mecânicas de Metais

•

Como os metais são materiais estruturais, oconhecimento de suas propriedades mecânicas éfundamental para sua aplicação.

•

Um grande número de propriedades pode serderivado de um único tipo de experimento, o testede tração.

• Neste tipo de teste um material é tracionado e sedeforma até fraturar. Mede-se o valor da força e doelongamento a cada instante, e gera-se uma curvatensão-deformação.

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2. TENSÃO E DEFORMAÇÃO

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- ENSAIO: Aplicação uniforme de uma carga sobre uma seçãotransversal.

- A carga pode ser aplicada: tração, compressão e cisalhamento (ou torção):

a) Carga de tração produzindoalongamento e umadeformação linear positiva.

b) Carga de compressãoproduzindo contração e umadeformação linear negativa.



2. TENSÃO E DEFORMAÇÃO

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c) Deformação cisalhante (gamma), em que = tan θ (theta); c) Deformação cisalhante (gamma), em que = tan θ (theta);d) Deformação torcional (com ângulo de torção ) produzido pela aplicação de umtorque T)



2.1 ENSAIO DE TRAÇÃO

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- Uma amostra é deformada, até sua fratura, por uma carga detração que é aumentada gradativamente e é aplicadauniaxialmente ao longo do eixo de um corpo de provas.




8Dispositivo usado para a condução de ensaios tensão-deformação sob tração.

1) O corpo de provas é alongadopelo travessão móvel;

2) Uma célula de carga e umextensômetro medem,respectivamente, a magnitude

da carga aplicada e oalongamento.

3) Gráfico tensão e deformação




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- O parâmetro TENSÃO, σ (sigma) é calculado através darelação:




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- O parâmetro DEFORMAÇÃO, ε (epsilon) é calculado através darelação:



2.2 ENSAIO DE COMPRESSÃO

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-É semelhante ao ensaio de tração;



2.3 ENSAIO DECISALHAMENTO E TORCÃO

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-Para os ensaios realizados sob uma força cisalhante pura, a tensãocisalhante (tau) é calculada de acordo com:



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3. DEFORMAÇÃO ELÁSTICA

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- A tensão e a deformação são proporcionais entre si:

E (GPa ou psi) éo módulo de elasti cidade

oumódulo de Young

Lei de Hooke!

- O processo de deformação em que aTENSÃO

é proporcional aDEFORMAÇÃO é chamado de DEFORMAÇÃO ELÁSTICA



3. DEFORMAÇÃO ELÁSTICA

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- GRÁFICO DEFORMAÇÃO ELÁSTICA (deformação não permanente):

- O módulo deelasticidade pode serconsiderado como rigidez,ou uma resistência domaterial à deformaçãoelástica.

- Independente do tempo;

Maior E = mais rígidomaterial, logo menosdeformação



4. ANELASTICIDADE

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- Depende do tempo – isto é, a deformação elástica irá

permanecer após aplicação da tensão por um tempo finito.

- Para os metais aanelasticidade é

desprezível!

- Importante para materiaispoliméricos – denominadaVISCOELÁSTICO.



4. DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

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A) ESCOAMENTO: É o nível de tensão no qual tem início adeformação plástica!!

- É IMPORTANTE para um engenheiro pois se umaestrutura sofrer deformação plástica, pode não ser capazde funcionar como programado!

Ponto de Escoamento ou Limite de Proporcionalidade (P):

ponto onde ocorre o afastamento inicial da linearidade na

curva tensão-deformação.

-Difícil de ser medida



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B) LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (LRT)

- Após o escoamento, a tensão necessária para continuar adeformação plástica nos metais aumenta até um valor máximo(PONTO M), e então diminui até a fratura do material (PONTO F).

LRT (MPa ou psi)– É o ponto M

ponto que corresponde à tensão máxima suportada poruma estrutura sob tração!



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C) DUCTILIDADE

- É uma medida do grau de deformação plástica que foisuportado até a fratura

A ductilidade é expressa como um

alongamento percentual (%AL):



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D) RESILIÊNCIA

- É a capacidade de um material de absorver energia quando eleé deformado ELASTICAMENTE e, depois, com a remoção dacarga, permitir a recuperação dessa energia.

E) TENACIDADE

- Tenacidade à fratura é uma propriedade indicativa daresistência de um material à fratura quando uma trinca (defeito)está presente;

-Mede a resistência ao choque

-Ensaio Charpy

-Ela é a área sob a curva σ – ε.



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5. ENSAIO DE DUREZA

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- É a medida da resistência de um material a uma deformaçãoplástica localizada (um risco);

- Escala Mohs (arbitrária): 1 – talco até 10 - diamante

- Ensaio simples e barato;

- Não destrutivo

- Outras propriedade mecânicas podem ser estimadas a partir

dos dados de dureza (ex. LRT)

5 ENSAIO DE DUREZA



5. ENSAIO DE DUREZA

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ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL

- Menos utilizado

- Penetradores de aço e diamante são usados.

- Mais utilizado!! Norma ASTM

ENSAIO DE DUREZA BRINELL

- Penetradores de aço e diamante são usados, mas comdiâmetros diferentes do ensaio Rockwell.



FALHA OU RUPTURANOS METAIS

Fratura

Fadiga



FRATURA

Consiste na separação do material em 2 ou

mais partes devido à aplicação de umacarga estática à temperaturasrelativamente baixas em relação ao pontode fusão do material.



FRATURA

Dúctil a deformação plástica continua até

uma redução na área.

Frágil não ocorre deformação plástica,requerendo menos energia que a fratura dúctil que

consome energia para o movimento de

discordâncias e imperfeições no material.



FRATURA

Fraturas dúcteis

Fratura frágil



Mecanismo da fratura dúctil

a- formação do pescoçob- formação de cavidades

c- coalescimento dascavidades para promoveruma trinca ou fissura

d- formação e propagação

da trinca em um ângulode 45 graus em relaçãoà tensão aplicada

e- rompimento do materialpor propagação da trinca



FADIGA

É a forma de falha ou ruptura que ocorre

nas estruturas sujeitas à forças dinâmicas

e cíclicas - caso do avião

Nessas situações o material rompe com

tensões muito inferiores à correspondenteà resistência à tração (determinada para

cargas estáticas)

EXERCÍCIO



EXERCÍCIO

Qual o corpo de provas abaixo é mais dúctil?

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