02 - Propriedades dos materiais

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PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS AULA 2
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
Edgar Dutra
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PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS 
DOS MATERIAIS
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❑ DUREZA
A dureza mede a resistência à penetração, ou ao risco. O aumento das forças coesivas 
intermacromoleculares resulta em acréscimo na dureza do material. 
Para a realização dos ensaios, são utilizados penetradores cônicos de diamante com 
120º ou esferas de metal duro.
❑ TIPOS DE ENSAIOS COMUNS
ROCKWEL BRINELL
POUD
VICKERS
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❑ DUREZA
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❑ DUREZA
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DUREZA (HV)
DISTÂNCIA (mm)
MBZAC
ZF
ZAC
MB
LIMITE
❑ DUREZA
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❑ DUREZA
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❑ ESTRICÇÃO
Estricção é a redução percentual da área da secção transversal. Após a ruptura do corpo de 
prova, a estricção é calculada da seguinte maneira:
 = S0 – Sf x 100
S0
Onde S0 e Sf são, respectivamente , a área inicial e a área final da secção transversal da parte 
útil do corpo de prova.
No corpo de prova a secção circular mede-se o diâmetro da secção transversal, em 
duas direções perpendiculares entre si. A seguir determina-se o diâmetro médio. O valor 
obtido é utilizado para calcular a área da secção transversal, após a ruptura do corpo de 
prova.
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❑ ESTRICÇÃO
Ø 19 mm
Ø 11 mm
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❑ ESTRICÇÃO
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❑ ALONGAMENTO
O alongamento representa aumento percentual do comprimento da peça sob tração, no 
momento da ruptura. O módulo de elasticidade ou módulo de Young é medido pela razão 
entre a tensão e a deformação, dentro do limite elástico, em que a deformação é totalmente 
reversível e proporcional à tensão
A) Resistência à tração:RT = F(força de tensão) / Ao(área de seção reta inicial); 
B) Alongamento: e = (variação do comprimento) / (comprimento inicial); 
C) Diagramas tensão x deformação; 
D) Curvas típicas de tensão x deformação; 
1. Material duro quebradiço; 
2. Material duro e resistente; 
3. Material elástico; 
4. Material macio e fraco; 
5. Material macio e resistente
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❑ LIMITE DE ESCOAMENTO
Terminada a fase elástica tem –se início a fase plástica, onde começa a ocorrer o fenômeno 
chamado escoamento. O escoamento é caracterizado por uma deformação 
permanentemente (plástica) que aumenta sem que haja um aumento progressivo da carga 
(durante o escoamento a carga oscila entre valores muito próximos uns dos outros).
TENSÃO X DEFORMAÇÃO No inicio do escoamento, à maior 
tensão atingida dá-se o nome de 
limite de escoamento superior . 
Da mesma forma, o menor valor 
de tensão durante o escoamento, 
recebe o nome de limite inferior.
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❑ LIMITE DE ESCOAMENTO
Até 0,2%
Até 0,45%
Maior que 0,45%
LR
LR
LR
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Detalhe da curva tensão-deformação. 
(a) evidenciando o campo elástico e (b) evidenciando o campo plástico
(a) (b)
(RESILIÊNCIA) (TENACIDADE)
❑ LIMITE DE ESCOAMENTO E A RESILIÊNCIA
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❑ RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
Resistência a tração é a oposição que o material apresenta ao sofrer uma deformação quando 
sofre uma força axial dirigida para fora do corpo.
USINAGEM DO CORPO DE PROVA EQUIPAMENTO ENSAIO
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❑ RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
Tensão normal:
Tensão é uma grandeza física que corresponde à força por unidade de área. A tensão normal 
é obtida é obtida dividindo-se o valor de uma força axial, pela área da secção transversal em 
que ela é aplicada.
Tensão = Força __
Área da secção transversal
Com a adoção do sistema internacional (SI), essas unidades foram substituídas pelo pascal 
(Pa). Um múltiplo dessa unidade o megapascal (Mpa), vem sendo utilizado por um número 
crescente de países, inclusive o Brasil.
O megapascal corresponde a força de 1 N aplicada perpendicularmente, a uma superfície de 
área 1 mm2 . Portando 1 Mpa vale aproximadamente 0,1 mm2 
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❑ RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
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❑ RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
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Os materiais dúcteis em condições especiais, podem sofrer ruptura sem deformação plástica. 
Esse comportamento frágil é analisado no ensaio de impacto.
São três fatores que contribuem para a ocorrência de fraturas do tipo frágil em materiais 
dúcteis:
• Alta velocidade da aplicação de carga (carga aplicada por impacto);
• Baixa Temperatura;
• Presença de entalhe (Diminuição localizada na secção transversal de um corpo).
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❑ TENACIDADE
Capacidade de um material tem para absorver energia, no campo plástico. Se um material é 
resistente e possui boas características de alongamento para suportar um esforço 
considerável de torção ou flexão, sem se romper, é chamado tenaz.
❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
Os materiais dúcteis em condições especiais, podem sofrer ruptura sem deformação plástica. 
Esse comportamento frágil é analisado no ensaio de impacto.
São três fatores que contribuem para a ocorrência de fraturas do tipo frágil em materiais 
dúcteis:
• Alta velocidade da aplicação de carga (carga aplicada por impacto);
• Baixa Temperatura;
• Presença de entalhe (Diminuição localizada na secção transversal de um corpo).
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
Velocidade de aplicação da carga:
A alta velocidade de aplicação de esforço mecânico pode ser conseguida por choque 
mecânico, ou seja impacto. Na maioria dos ensaios de impacto, o choque é conseguido 
através de um pêndulo. Esse pêndulo é solto de uma certa altura, atinge o corpo de prova e 
provoca a ruptura.
Pêndulo
Ruptura Intregranular
Sistema
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
Ruptura Intregranular com influência do Hidrogênio
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO - MEV
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO - MEV
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DIMPLES
FRATURA DÚCTIL
-30°C
❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO - MEV
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NÃO EXITEM 
DIMPLES
FRATURA FRÁGIL
❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO - MEV
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO - MEV
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
Temperatura de Transição:
Quando fazemos um ensaio de impacto com corpos de prova iguais, mas a temperatura 
diferente percebe que há uma grande variação na energia de ruptura medida para cada um 
deles.
A temperatura em que o material passa de um comportamento de fratura dúctil para frágil, 
recebe o nome de Temperatura de Transição.
Na maioria dos materiais, a mudança de comportamento fratura dúctil para fratura frágil 
ocorre não em determinada temperatura, mas em uma faixa de temperatura em “V”.
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
Entalhe:
O entalhe provoca uma concentraçãode tensões no corpo de prova, localizando a fratura. No 
impacto, um corpo entalhado é submetido a um estado triplo de tensões, formado pelas 
seguintes tensões:
• Uma tensão Longitudinal;
• Uma tensão Transversal;
• Uma tensão Radial no entalhe.
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
Ensaio de Ruptura:
A ruptura do corpo de prova é muito complexa e não reproduz a situação real de solicitação 
de um material. O ensaio de impacto permite comparar materiais entre si ou materiais iguais 
com ou sem tratamento térmico ou ainda, controlar a qualidade de produtos e materiais 
durante sua fabricação.
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❑ RESISTÊNCIA À IMPACTO
Método de Charpy:
O método de Charpy segue as normas brasileiras ABNT P – MB – 360 e ABNT P – MB 
361. As normas ABNT padronizam dois tipos principais de corpo de prova.
• Com entalhe em “V”
• Com entalhe em “U” 
Há ainda um terceiro tipo de corpo de prova charpy, não padronizado pela ABNT e que tem 
entalhe em forma de ferradura. Entretanto destes Três tipos de corpo de prova, o mais 
utilizado é o entalhe em “V”.
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❑ FLUÊNCIA
Fenômeno pelo qual os metais e ligas tendem a sofrer deformações plásticas, quando 
submetidos por longos períodos a tensões constantes, porém inferiores ao limite de 
resistência normal do material. Normalmente ocorre a altas temperaturas.
Quando um metal é solicitado por uma carga, imediatamente sofre uma deformação elástica. 
Com a aplicação de uma carga constante, a deformação plástica progride lentamente com o 
tempo (fluência) até haver um estrangulamento e ruptura do material
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COMPRESSÃO
FLUÊNCIA
FLAMBAGEM
FLEXÃO
❑ SOLICITAÇÕES MECÂNICAS
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Alumínio
Cobre
Aços de baixo carbono
Concreto
Ferros fundidos
Dúctil Frágil CONCRETO (Frágil)
Dúctil – alta estricção) 
Frágil – sem estricção) 
❑ RUPTURASFLUÊNCIA
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• 48 km/h contra um container de 70 toneladas, o que equivale a uma batida a 100 km/h 
em outro veículo.
• O modelo alemão suportou bem ao impacto: o obstáculo e os bonecos (dummies) 
continuaram intactos.
❑ EXEMPLO - CHASH TEST
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❑ EXEMPLO – DUMMY – REFLEXO DAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
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