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Ciencia_e_tecnologia_dos_materiais

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ENG1015 Introdução a Ciência e E
 
Renan Salvate Campos 
 
Estrutura 
A estrutura de um material se refere ao arranjo dos 
seus componentes internos, sendo ele macroscópico 
ou microscópico. 
Propriedades 
Uma propriedade de um material consiste em uma 
peculiaridade do material em termos do tipo e da 
magnitude de sua resposta a um estímulo específico 
que lhe é imposto. 
Podem ser agrupadas em seis categorias:
• Mecânicas: 
Se referem à deformação a uma carga ou fo
ça aplicada 
• Elétricas: 
Se referem à condutividade elétrica e a con
tante dielétrica 
• Térmicas: 
É representada em termos da capacidade c
lorífica e da condutividade térmica
• Magnéticas: 
Demonstram a resposta a aplicação de um 
campo magnético. 
• Óticas: 
Representa as respostas a estímulos à radi
ção eletromagnética e é caracterizada pelos 
índices de refração e refletividade.
• Deteriorativas: 
Se referem à reatividade química dos mater
ais. 
Processamento e desempenho
O processamento define a estrutura do material e o 
desempenho se da através de suas propriedades.
Processamento Estrutura Propriedade
Introdução a Ciência e Engenharia de Materiais 
Os Materiais 
A estrutura de um material se refere ao arranjo dos 
seus componentes internos, sendo ele macroscópico 
Uma propriedade de um material consiste em uma 
peculiaridade do material em termos do tipo e da 
nitude de sua resposta a um estímulo específico 
Podem ser agrupadas em seis categorias: 
Se referem à deformação a uma carga ou for-
Se referem à condutividade elétrica e a cons-
representada em termos da capacidade ca-
lorífica e da condutividade térmica 
Demonstram a resposta a aplicação de um 
Representa as respostas a estímulos à radia-
ção eletromagnética e é caracterizada pelos 
ão e refletividade. 
Se referem à reatividade química dos materi-
Processamento e desempenho 
O processamento define a estrutura do material e o 
desempenho se da através de suas propriedades. 
 
Classificação dos materiais:
Metais 
• São compostos por um ou mais elementos 
metálicos e alguns não metálicos em pequ
nas quantidades. 
• Seus átomos são arranjados de maneira ord
nada. 
• São densos, rígidos, resistentes, dúcteis (d
formam sem fraturar)
• Possuem elétrons não localizados, por isso 
são bons condutores de eletricidade e calor.
• São opacos, porém brilham quando polidos.
• Possuem propriedades magnéticas desejáveis.
Cerâmicas: 
• São compostos por materiais metálicos e não 
metálicos, na maioria
nitretos e carbetos.
• São rígidos e resistentes.
• Não são dúcteis nem resistem a fraturas
• São isolantes de calor e eletricidade.
• Resiste a altas temperaturas.
• Podem ser opacos, translúcidos ou transp
rentes. 
• Quando são constituídos a base de óxidos, 
xibem comportamento magnético.
Polímeros 
• São compostos por materiais não metálicos
• Estrutura molecular muito grande
• Baixa densidade. 
• Não são rígidos nem resistentes
• Muito dúcteis e flexíveis
• Inertes quimicamente
• Amolecem ou decompõem
ras modestas. 
• Baixa condutividade elétrica 
• Não são magnéticos
Compósitos 
Compósitos são compostos por dois ou mais materiais 
individuais. Seu objetivo é obter as propriedades n
Desempenho
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Classificação dos materiais: 
stos por um ou mais elementos 
metálicos e alguns não metálicos em peque-
 
Seus átomos são arranjados de maneira orde-
São densos, rígidos, resistentes, dúcteis (de-
formam sem fraturar). 
Possuem elétrons não localizados, por isso 
ondutores de eletricidade e calor. 
São opacos, porém brilham quando polidos. 
Possuem propriedades magnéticas desejáveis. 
São compostos por materiais metálicos e não 
metálicos, na maioria, consistidos de óxidos, 
nitretos e carbetos. 
resistentes. 
Não são dúcteis nem resistem a fraturas 
São isolantes de calor e eletricidade. 
Resiste a altas temperaturas. 
Podem ser opacos, translúcidos ou transpa-
Quando são constituídos a base de óxidos, e-
xibem comportamento magnético. 
São compostos por materiais não metálicos. 
Estrutura molecular muito grande. 
 
Não são rígidos nem resistentes. 
Muito dúcteis e flexíveis. 
Inertes quimicamente. 
Amolecem ou decompõem-se em temperatu-
Baixa condutividade elétrica e térmica. 
Não são magnéticos. 
Compósitos são compostos por dois ou mais materiais 
Seu objetivo é obter as propriedades ne-
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Renan Salvate Campos 
cessárias que não são encontradas em materiais iso-
lados e incorporar as melhores características dos 
seus componentes. 
Semicondutores 
Possuem propriedades elétricas intermediária dos 
condutores e isolantes. São muito sensíveis a impure-
zas. Foram os responsáveis pelo desenvolvimento de 
circuitos integrados e principalmente pela informáti-
ca. 
Biomateriais 
São componentes empregados no interior do corpo 
humano. Não devem produzir toxinas, nem oxidarem. 
Devem ser compatíveis com o organismo. Podem ser 
formados por qualquer tipo de material. 
Nanomateriais 
São componentes elaborados em escala nano métrica 
(10-9). Criados para terem tamanhos e propriedades 
específicas para seu uso. 
Aplicação e processamento de ligas metálicas 
 
As ligas metálicas podem ser conformadas ou fabrica-
das em componentes úteis. Tem suas propriedades 
modificadas pelos processos de fabricação e por tra-
tamentos específicos. 
As ligas são classificadas em duas classes, as ferrosas 
onde o ferro é o principal componente e as não-
ferrosas onde o ferro não está presente. 
Ligas ferrosas 
São importantes como materiais de construção e são 
produzidos em larga escala devido a grande concen-
tração de ferro na crosta terrestre, por serem baratas 
de se extrair e manipular e por sua grande versatilida-
de. Sua desvantagem é a suscetibilidade à corrosão. 
Aços 
São ligas constituídas principalmente de ferro e car-
bono podendo ter a presença de outros elementos. 
Suas propriedades mecânicas dependem da concen-
tração de carbono. 
Aços com baixo teor de carbono 
É o mais produzido, contém menos do que 0,25% de 
peso de C e não respondem a tratamentos térmicos 
que visem à formação de martensita, uma fase meta-
estável composta por Fe que está supersaturada 
com C e que é o produto de uma transformação atér-
mica da austenita. 
 
Figura 1: Martensita 
A resistência é obtida através de trabalho a frio. 
Microestrutura constituída de ferrita e perlita. 
 
Figura 2: Ferrita 
 
Figura 3: Perlita 
Tem baixa dureza e resistência, mas grande ductili-
dade (capacidade de suportar deformação plástica 
antes de fraturar) e tenacidade (capacidade de absor-
ver energia antes da fratura). 
São aplicáveis em automóveis (carcaça), formas estru-
turais, tubulações, edificações, pontes e latas esta-
nhadas. 
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Figura 4: Estrutura de Aço com baixo teor de carbono 
• Limite de escoamento: 275 MPa 
• Limite de resistência: 415 a 550 MPa 
• Ductilidade: 25% AL 
Existem também aços de alta resistência e baixa liga 
formados por elementos como Cu, V, Ni e Mo. 
São mais resistentes, Limite de resistência ≤ 48MPa, 
mas igualmente dúcteis , conformáveis e usináveis. 
São mais resistentes a corrosão na CNTP. 
Aços com médio teor de carbono 
São ligas produzidas com concentrações de C entre 
0,25% a 0,60% do peso. São tratadas termicamente 
por: 
• Austenitização : Transformação em austenita 
por aquecimento. 
• Têmpera: Resfriamento rápido a partir de 
temperatura acima da Tc . Trasnforma auste-
nita em martensita. Aumenta tenacidade. 
• Revenimento: Aquecimento até abaixo da Tc e 
resfriamento adequando. Ajusta propriedades 
mecânicas. 
Possuem microestrutura da martensita revenida mais 
freqüentemente. 
 
Figura 5: Martensita Revenida 
Possuem baixa endurecibilidade e são tratados termi-
camente em secções muito finas. 
São