Materiais de Construção Mecânica - Aula 1-1

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA 
PLANO DE CURSO
EMENTA DA DISCIPLINA
Classificação dos Materiais
Ligações Químicas;
Estrutura Cristalina;
Defeitos Cristalinos;
Diagrama de Fases;
Propriedades Mecânicas dos Materiais;
Metais e Aplicações;
Polímeros e Aplicações;
Cerâmicas e Aplicações;
Seleção dos Materiais;
Ensaios dos Materiais.
2
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
3
CALLISTER JUNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma
introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2016. (e-book)
CHIAVERINI, V. Aços e ferros fundidos: caracteristicas gerais, tratamentos térmicos,
principais tipos. 7. ed. São Paulo: ABM, 2015.
VAN VLACK, L. H. Princípios de ciência dos materiais. São Paulo: Edgard Blucher, 2011.
James F. Shackelford. Ciencia Dos Materiais, 2017.
AVALIAÇÕES
1. Primeira Avaliação
2. Segunda Avaliação
Aulas Práticas
4
QUAL A IMPORTÂNCIA 
DOS MATERIAIS PARA OS 
PROJETOS MECÂNICOS?
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Ciência dos materiais é o campo da ciência de caráter interdisciplinar relativo ao estudo das
propriedades dos materiais e a relação entre a sua estrutura em escalas atômicas ou moleculares com
suas características macroscópicas, incorporando elementos da física e da química como as formas de
caracterização e processamento.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ci%C3%AAncia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
QUAL O TEMPO QUE ESTAMOS VIVENDO ATUALMENTE???
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Os princípios fundamentais da ciência dos materiais, também conhecida como
tetraedro da Ciência dos Materiais.
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
LIGAÇÕES ATÔMICAS
1 – Há quatro mecanismos pelos quais os átomos dos
materiais em engenharia são unidos:
a) Ligações metálicas;
b) Ligações covalentes;
c) Ligações iônicas;
d) Ligações secundárias (ligações de Van der
Waals) – relativamente mais fracas.
Ligações primárias – átomo
preenchem subníveis s e p
Ligações Atômicas nos 
sólidos
•Várias das propriedades físicas dos materiais está 
baseada nas forças e energias interatômicas que unem 
os átomos entre si;
•À Medida que os átomos se aproxima – interação 
entre si – atrativas e repulsivas
Ligações Químicas
FORÇAS INTRAMOLECULARES
São ligações primárias fortes (dizem respeito a 
ligações dentro de uma mesma molécula).
Força entre os elementos
Ligações Químicas
FORÇAS INTERMOLECULARES
São ligações secundárias fracas entre os segmentos de 
cadeias poliméricas
Força entre as moléculas/macromoléculas
Ligações Químicas
FORÇAS INTRAMOLECULARES
1. Iônicas
2. Covalentes
3. Metálicas  Ligações fortes
LIGAÇÃO IÔNICA
Os elétrons de valência são transferidos entre átomos 
produzindo íons.
• O Na doa o seu elétron de valência, 
tornando-se eletropositivo  Na+
• O Cl recebe elétrons, tornando-se 
eletronegativo  Cl-
• Formação de íons (cátions e ânions)

Ligação iônica no Cloreto de Sódio (NaCl)
LIGAÇÃO IÔNICA
LIGAÇÃO IÔNICA
-Elementos metálicos e não metálicos localizados nas
extremidades horizontais da tabela
- Átomos metálicos doam seus elétrons
- Átomos não metálicos recebem elétrons
- Átomos tornam-se íons
- Forças de ligação atrativas são de Coulomb
Os materiais iônicos são duros e 
quebradiços e, além disso, 
isolantes elétricos e térmicos.
É a ligação 
predominante nos 
materiais cerâmicos.
É forte  PF dos materiais é geralmente alto.
LIGAÇÃO IÔNICA
Sólido iônico E* (kJ/mol) PF (oC)
NaCl 766 801
MgO 3932 2800
Fonte: Smith, 1998.
Ligação Iônica
A ligação iônica não é direcional – magnitude igual
em todas as direções
Tem vizinhos por todos os lados
Forma estrutura tridimensional
A ligação determina suas propriedades
Características das Cerâmicas
Não está sujeita a mecanismos de deslizamento
Ligação Covalente
Entre Ametal e Ametal; Ametal e Hidrogênio
Consiste no compartilhamento de elétrons de valência 
C HH
H
H
Elétron 
compartilhado do 
C
Elétron 
compartilhado do 
H
• Ocorre entre átomos 
com pequenas diferenças 
de eletronegatividade e 
que estão próximos uns 
dos outros na tabela 
periódica.
Ligação Covalente
• Influência direta nas propriedades dos materiais.
Ligação Energia de rede 
(kJ/mol)
C – C 370
C = C 680
C  C 890
Fonte: Smith, 1998.
A ligação covalente pode ser forte ou fraca
Qual a ligação do C?
Ligação Covalente
A ligação covalente é direcional.
Molecular, linear, ramificada e tridimensional
Características dos Polímeros
Ligações parcialmente covalentes e iônicas
Maior diferença de eletronegatividade (+iônico)
Menor diferença de eletronegatividade (+covalente)
Ligação Covalente
Ligação Covalente
Caráter Iônico
Ligação Metálica
Os elétrons de valência são divididos com todos os átomos (não
estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles
estão livres para conduzir .
+ + +
+ + +
+ + +
- - -
- - -
- - -
- - -
-
-
-
-
Núvem de 
elétrons
Núcleo 
dos íons
Metal e Metal
Ligação Metálica
Ligação entre METAIS
Ligação não direcional
Ligação Metálica
- Materiais com dois, no máximo 3 elétrons de
valência
- Pertencem a todo o metal (nuvem eletrônica)
- Elétrons protegem os núcleos de forças repulsivas
Ligação Metálica
Condutores de eletricidade???
Condutores de calor???
Cerâmicas e Polímeros ???????
Comportamento de deformação do metal
Cerâmicas são deformáveis a temp. ambiente? 
Ligações Primárias
Iônica Covalente Metálica
Cristalinos Não-cristalinos ou 
amorfos
As estruturas podem ser classificadas 
de acordo com a regularidade na qual 
os átomos ou íons se dispõem em 
relação a seus vizinhos:
Estrutura não-cristalina ou 
amorfa
 Não existe ordem de longo alcance na
disposição dos átomos, apenas ordem a curta
distâncias.
As propriedades dos materiais sólidos cristalinos 
depende da estrutura cristalina, ou seja, da 
maneira na qual os átomos, moléculas ou íons 
estão espacialmente dispostos.
Importante!!!!!
Cristalinos Não-cristalinos ou 
amorfos
Tipos de sólidos de acordo com o 
ordenamento atômico