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Roteiro AULA Prática - Materiais DE Construção Mecânica (
Misael Gonçalves)
Estrutura da matéria (Espirito Santo Do Pinhal Colegio)
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Roteiro AULA Prática - Materiais DE Construção Mecânica (
Misael Gonçalves)
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UNIVERSIDADE ANHANGUERA DE ITAPECIRICA DA SERRA
MISAEL GONÇALVES VIEIRA
 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
ITAPECIRICA DA SERRA – SÃO PAULO
2024
MISAEL GONÇALVES VIEIRA
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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
Roteiro de Aula Prática apresentado a
Universidade anhanguera de Itapecerica da serra,
como requisito para obtenção de média para a
disciplina de Materiais de Construção Mecânica.
ITAPECIRICA DA SERRA – SÃO PAULO
2024
SUMÁRIO
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1 INTRODUÇÃO.......................................................................................3
2 DESENVOLVIMENTO...........................................................................4
2.1 UNIDADE 1 – SEÇÃO 2........................................................................4
2.1.1 Atividade 1 – Físico – Ensaio de
Tração.............................................4
2.2 UNIDADE 1 – SEÇÃO 3........................................................................6
2.2.1 Ensaios de Dureza e Mecanismos de Aumento de
Resistência.........6
2.2.2 Exigências dos Materiais Utilizados em
Engenharia........................7
2.2.3 Condutividade Elétrica........................................................................8
2.2.4 Teste de
Dureza..................................................................................10
2.3 UNIDADE 2- SEÇÃO 3.......................................................................12
2.3.1 Análise Metalográfica de Amostras de Aço AISI/SAE 1045 e
AISI/SAE 4140...................................................................................................12
2.4 UNIDADE 3 – SEÇÃO
2.......................................................................15
2.4.1 Tratamentos
Térmicos........................................................................15
2.4.2 Conformação e Materiais de Construção
Mecânica.......................16
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................19
REFERÊNCIAS.................................................................................................20
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1. INTRODUÇÃO
O roteiro de aula prática em Materiais de Construção Mecânica se
mostra essencial na formação dos estudantes de engenharia mecânica,
fornecendo uma oportunidade para aplicar os conceitos teóricos aprendidos em
sala de aula. Ao engajar os alunos em atividades que abrangem desde a
análise das propriedades mecânicas até a compreensão das microestruturas
dos materiais, o roteiro não apenas consolida conhecimentos, mas também
desenvolve habilidades técnicas e analíticas cruciais para o progresso
acadêmico e profissional dos estudantes.
Enfrentar desafios reais relacionados à análise e ensaio de materiais
permite aos alunos adquirirem competências valiosas, como a capacidade de
tomar decisões e resolver problemas complexos. Essas habilidades são
fundamentais para prepará-los para os desafios do mercado de trabalho,
promovendo uma mentalidade crítica e investigativa que impulsiona a inovação
no campo da engenharia mecânica. Ao concluir as atividades propostas, os
alunos estarão mais bem equipados para contribuir de maneira significativa
para o desenvolvimento contínuo no campo da engenharia mecânica, trazendo
consigo uma abordagem rigorosa e uma mentalidade orientada para a
resolução de problemas.
Portanto, ao finalizar as atividades delineadas no roteiro de aula prática,
os alunos não apenas solidificarão sua compreensão dos princípios
fundamentais dos materiais de construção mecânica, mas também
desenvolverão as habilidades e a mentalidade necessárias para se tornarem
profissionais competentes e inovadores em suas futuras carreiras na
engenharia mecânica.
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2. DESENVOLVIMENTO
2.1UNIDADE 1 – SEÇÃO 2
2.1.1 Atividade 1 – Físico – Ensaio de Tração
Gráfico 1 – Material PEAUPM
Fonte: O Autor (2024).
Gráfico 2 – Material PEAD
Fonte: O Autor (2024).
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Gráfico 3 – Material PEAD
Fonte: O Autor (2024).
Gráfico 4 – Material PEUBD
Fonte: O Autor (2024).
De acordo com os resultados postos, o PEAUPM se destaca como o
material mais adequado para a prótese devido ao seu alto limite de
escoamento. Este termo se refere à tensão máxima que o material pode
suportar sem sofrer deformação permanente.
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2.2UNIDADE 1 –SEÇÃO 3
2.2.1 Ensaios de Dureza e Mecanismos de Aumento de Resistência
Este estudo comparativo investigou as propriedades de dureza,
condutividade térmica e condutividade elétrica de três materiais distintos:
cerâmica, metal e compósito natural. Esses atributos desempenham um papel
crucial na escolha de materiais para aplicações em engenharia mecânica, pois
têm impacto direto na durabilidade, resistência e eficiência dos componentes
utilizados.
Metodologia:
A medição das propriedades dos materiais efetivou-se a partir dos
seguintes passos:
 Seleção dos Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) necessários
para o experimento, incluindo jaleco branco, óculos de proteção, luvas
de procedimento e máscara facial.
 Organização e posicionamento dos corpos de prova nas respectivas
bancadas de medição, garantindo uma visualização adequada e uma
movimentação segura durante o experimento.
 Utilização do alicate amperímetro para a medição da condutividade
elétrica dos materiais.
 Realização da medição da condutividade térmica mediante exposição
dos corpos de prova a uma fonte de calor controlada, como o bico de
Bunsen, e registro das temperaturas nas extremidades aquecida e
oposta.
 Repetição dos procedimentos para todos os corpos de prova
disponíveis, assegurando uma análise abrangente e consistente dos
materiais.
Resultados:
Os resultados obtidos fornecem detalhes sobre a dureza, condutividade
térmica e condutividade elétrica de cada material examinado. Essas
informações são cruciais para avaliar as propriedades de resistência,
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capacidade de dissipação de calor e condução de corrente elétrica dos
materiais.
Tabela 01- Resultados de Medidas de dureza
Material 1 leitura 2 Leitura 3 Leitura 4 Leitura
Aço Carbono
Comum
Recozido
55 º 55 º 50 cal/ºC 52 cal/ºC
Aço Carbono
Comum
Temperado
57º 57º 65 cal/ºC 65cal/ºC
Liga de
Alumínio
72° 72° 102cal/ºC 101,9cal/ºC
Ferro
Fundido
77° 77° 107cal/ºC 107 cal/ºC
Fonte: O autor (2024).
O experimento viabilizou uma ampla abordagem das propriedades de
diversos materiais, destacando a importância da seleção adequada para
otimizar o desempenho dos componentes mecânicos. A alta dureza, por
exemplo, indica resistência à deformação e ao desgaste, sendo ideal para
engrenagens e ferramentas. Por outro lado, a condutividade térmica
desempenha um papel crucial em dissipadores de calor, enquanto a
condutividade elétrica é essencial para fios e componentes eletrônicos. Essa
abordagem permitiu distinguir as características únicas de cada material,
facilitando a escolha para diversas aplicações industriais.
2.2.2 Exigências dos Materiais Utilizados em Engenharia
Esta etapa consiste em posicionar os corpos de prova 01, 02, 03, 04 no
gerador de DDP, e realizar a medição com o alicate amperímetro.
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Imagem 1- Medição Condutividade – Corpo de Prova 1
Fonte: ALGETEC (2024)
Tabela 1. Resultados da Medição
Corpo de Prova Material Condutividade
1 Ferro 0,42ª
2 Madeira 0
3 Cerâmica 0
4 Polímero 0
Fonte: O autor (2024)
O corpo de prova 1, composto por uma liga metálica de ferro, exibiu
condutividade elétrica, ao passo que os outros materiais testados não
manifestaram essa propriedade. Essa distinção se deve à natureza dos metais,
reconhecidos por sua capacidade inerente de condução elétrica, ao contrário
dos isolantes elétricos avaliados.
2.2.3 Condutividade Elétrica
Na etapa atual da atividade, os corpos de prova 01, 03 e 04 são
colocados em um suporte isolante térmico, enquanto um bico de Bunsen é
aceso. A medição do experimento requer aguardar o aquecimento das peças,
utilizando um cronômetro para controlar o tempo.
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Imagem 5 - Medição Temperatura – Corpo de Prova 1
Fonte: ALGETEC (2024)
Imagem 5 - Medição Temperatura – Corpo de Prova 3
Fonte: ALGETEC (2024)
Tabela 2. Resultados da Medição
Corpo de Prova Material Temperatura
1 Ferro 55ºC
2 Madeira N/A
3 Cerâmica 173ºC
4 Polímero N/A
Fonte: O autor (2024)
No presente experimento, os corpos de prova 2 e 4 não puderam ser
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empregados devido à sua natureza combustível, o que os tornaria suscetíveis à
degradação quando expostos ao aquecimento.
2.2.4 Teste de Dureza
Imagem 5 - Dureza – Corpo de Prova 1
Fonte: O autor (2024)
Imagem 6 - Dureza – Corpo de Prova 2
Fonte: O autor (2024)
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Imagem 7 - Dureza – Corpo de Prova 3
Fonte: O autor (2024)
Imagem 8 - Dureza – Corpo de Prova 4
Fonte: O autor (2024)
Tabela 3. Resultados da Medição
Corpo de Prova Material Dureza Brinell
1 Ferro 80 HB
2 Madeira 20 HB
3 Cerâmica 62 HB
4 Polímero 28 HB
Fonte: O autor (2024)
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2.3 UNIDADE 2 – SEÇÃO 3
2.3.1 Análise Metalográfica de Amostras de Aço AISI/SAE 1045 e
AISI/SAE 4140
No que tange a análise metalográfica, que tem por objetivo examinar a
microestrutura de materiais, são revelados detalhes sobre sua composição e
propriedades. Nesse estudo, foram realizadas análises metalográficas em
amostras de aço AISI/SAE 1045 e AISI/SAE 4140, com o objetivo de
compreender suas estruturas e propriedades.
Metodologia:
Os procedimentos para a realização da análise metalográfica foram os
seguintes:
 Preparação das amostras: Utilização de discos abrasivos para cortar as
amostras, garantindo dimensões adequadas para manuseio.
 Moldagem das amostras: Incorporação em molduras plásticas de
Baquelite para eliminação de arestas afiadas e facilitação do manuseio.
 Lixamento sequencial: Execução de lixamento em diferentes
granulometrias (180, 220, 360, 400, 600) para assegurar uma superfície
uniforme e livre de rebarbas.
 Limpeza das amostras: Lavagem meticulosa para remover resíduos
provenientes do lixamento.
 Polimento das amostras: Utilização de politrizes com pastas abrasivas
de diamante em granulometrias variadas (9, 6, 3 e 1 mícron) para obter
um acabamento espelhado na superfície.
 Secagem cuidadosa: Lavagem e secagem das amostras com álcool e
algodão umedecido em álcool, evitando danos à superfície.
 Ataque químico: Imersão breve das amostras em solução ácida diluída
para revelar a microestrutura do material.
 Análise microestrutural: Observação da microestrutura revelada sob um
microscópio óptico, ajustando o foco conforme necessário.
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Resultados:
Imagem 9 – AÇO 1040
Fonte: O autor (2024)
Aço 1040: No exame metalográfico do aço 1040, a matriz
microestrutural revela grãos de ferrita e perlita. A ferrita, com aspecto claro,
exibe uma estrutura cristalina cúbica de faces centradas, enquanto a perlita, de
tonalidade mais escura, consiste em lamelas alternadas de ferrita e cementita.
A distribuição e o tamanhodesses grãos fornecem informações cruciais sobre
as propriedades mecânicas e a usinabilidade do aço.
Imagem 10 – AÇO 1045
Fonte: O autor (2024)
Aço 1045: A microestrutura do aço 1045 é composta principalmente por
uma combinação de ferrita e perlita, similar ao aço 1040, mas com um teor de
carbono mais elevado. Isso leva a grãos mais refinados e geralmente resulta
em uma maior dureza. Em regiões submetidas a tratamento térmico, como
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têmpera, pode-se observar a presença de martensita, o que contribui para
propriedades mecânicas superiores, como maior resistência e dureza.
As análises metalográficas revelaram as seguintes características nas
amostras de aço AISI/SAE 1045 e AISI/SAE 4140:
Aço AISI/SAE 1045: apresentou uma microestrutura ferrítica ou perlítica,
com grãos finos e distribuição uniforme de ferrita e perlita.
Aço AISI/SAE 4140: demonstrou uma microestrutura mais complexa,
podendo apresentar ferrita, perlita, martensita e/ou bainita, dependendo das
condições de tratamento térmico.
Discussão:
A análise das microestruturas dos aços AISI/SAE 1045 e AISI/SAE 4140
é essencial para compreender suas propriedades mecânicas e comportamento
em uso. A presença de ferrita e perlita indica uma estrutura mais tenaz,
enquanto a presença de martensita ou bainita sugere uma estrutura mais
resistente. Essas características são influenciadas por fatores como
composição química, tratamento térmico e taxa de resfriamento, todos cruciais
na seleção e aplicação dos materiais em diversas aplicações industriais.
Conclusão:
A análise metalográfica das amostras de aço AISI/SAE 1045 e AISI/SAE
4140 permitiu uma compreensão minuciosa de suas microestruturas e
propriedades. Esses dados são essenciais para a seleção apropriada dos
materiais e para entender seu desempenho em diversas aplicações industriais.
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2.4UNIDADE 3 – SEÇÃO 2
2.4.1 Tratamentos Térmicos
Neste estudo, foram conduzidos testes de têmpera nos metais AISI/SAE
1045 e AISI/SAE 4140 para analisar suas durezas antes e depois do
tratamento térmico. A têmpera é uma técnica utilizada para aumentar a dureza
e a resistência dos metais, alterando sua microestrutura.
Metodologia:
Foram seguidos os seguintes passos para a realização da atividade:
 Realização da medição da dureza dos metais nas condições iniciais,
antes do tratamento térmico.
 Corte das amostras dos metais AISI/SAE 1045 e AISI/SAE 4140 com 25
mm de altura.
 Colocação das amostras cortadas na mufla previamente aquecida a 820
°C para o processo de austenitização.
 Manutenção das amostras na temperatura de austenitização por 20
minutos.
 Remoção das amostras da mufla e imersão imediata em óleo para o
processo de têmpera.
 Movimentação contínua das amostras para assegurar um resfriamento
uniforme.
 Limpeza das amostras e realização de medições de dureza após o
processo de têmpera.
Resultados:
Antes do tratamento térmico, a dureza dos metais era de 175HB para o
AISI/SAE 1045 e 25 para o AISI/SAE 4140. Após a têmpera, houve um
aumento significativo na dureza, com valores medidos de 190 para o AISI/SAE
1045 e 37 para o AISI/SAE 4140.
Discussão:
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A têmpera se apresenta como um processo de tratamento térmico que
aumenta a dureza dos metais através de um resfriamento rápido, formando
uma estrutura chamada martensita. Tal transformação cristalina torna o metal
mais resistente à deformação e ao desgaste. A presença e distribuição da
martensita são cruciais para determinar a dureza final do material.
Conclusão:
Esse estudo comparou as durezas dos metais AISI/SAE 1045 e
AISI/SAE 4140 antes e depois da têmpera, mostrando um significativo aumento
na dureza após o tratamento térmico. Essa técnica os torna mais indicados
para aplicações que exigem maior resistência mecânica. A análise
microestrutural ofereceu insights adicionais sobre as transformações ocorridas
durante a têmpera.
2.4.2 Conformação e Materiais de Construção Mecânica
Introdução:
O estudo abordou quatro tipos de ferros fundidos - nodular, cinzento,
branco e vermicular - para analisar suas microestruturas e como estas se
relacionam com suas propriedades mecânicas. Os ferros fundidos são ligas de
ferro com carbono e outros elementos em proporções variadas, conferindo
características únicas a cada tipo.
Metodologia:
Utilização dos Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) disponíveis
no "Armário de EPIs".
Seleção de uma das amostras de ferro fundido para análise.
Preparação da amostra: corte da amostra na máquina de corte,
embutimento em baquelite, lixamento e polimento em politriz com diferentes
granulometrias de lixas e alumina.
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Imagem 11 – Laboratório ALGETEC
Fonte: ALGETEC (2024)
Resultados:
Analisou-se os seguintes materiais:
 Ferro fundido nodular: apresenta uma matriz de ferrita ou perlita com
nódulos de grafita esferoidais distribuídos uniformemente.
 Ferro fundido cinzento: possui uma matriz de ferrita, perlita ou ledeburita
com partículas de grafita lamelar dispersas.
 Ferro fundido branco: é caracterizado por uma matriz de perlita ou
ledeburita com ausência de grafita livre devido ao rápido resfriamento.
 Ferro fundido vermicular: apresenta uma microestrutura mista entre o
ferro nodular e o ferro cinzento, com nódulos de grafita de forma
vermicular.
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Imagem 12 – Laboratório ALGETEC
Fonte: ALGETEC (2024)
Discussão:
Existem diferentes tipos de ferro fundido, cada um com propriedades
mecânicas únicas devido à sua microestrutura distinta. O ferro nodular se
destaca pela sua resistência e ductilidade, graças à presença de nódulos de
grafita, tornando-o ideal para aplicações que exigem alta resistência ao
impacto. Por outro lado, o ferro cinzento é reconhecido pela sua usinabilidade e
capacidade de absorver vibrações devido à presença de grafita lamelar, sendo
comumente utilizado em peças que não requerem alta resistência mecânica. O
ferro branco, por sua vez, é extremamente duro e resistente ao desgaste
devido à sua microestrutura perlítica ou ledeburítica, sendo preferencialmente
utilizado em componentes sujeitos à abrasão severa. Por fim, o ferro vermicular
combina características do ferro nodular e cinzento, oferecendo uma excelente
combinação de resistência e ductilidade para diversas aplicações industriais.
Conclusão:
O experimento ressaltou as diferenças na microestrutura dos ferros
fundidos e como estas influenciam suas propriedades mecânicas. A seleção do
material ideal para uma aplicação depende das necessidades específicas, tal
como a resistência, ductilidade, usinabilidade e resistência ao desgaste.
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3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O roteiro de aula prática ressaltaa importância de aplicar conceitos
teóricos em materiais de construção mecânica para desenvolver habilidades
técnicas e analíticas cruciais para a formação profissional. Os participantes
enfrentaram desafios reais, tomando decisões embasadas em resultados ao
analisar propriedades mecânicas e microestruturas dos materiais. Essas
habilidades são fundamentais não só no ambiente acadêmico, mas também no
mercado de trabalho, capacitando engenheiros e profissionais a contribuírem
com projetos inovadores e soluções eficazes para problemas complexos.
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REFERÊNCIAS
BEER, Ferdinand P. et al. Mecânica dos materiais. Porto Alegre: Amgh, 2011.
BERTOLINI, Luca. Materiais de construção. Oficina de Textos, 2016.
VIEIRA, António Manuel Rincon de Aguiar et al. Aspectos termo-mecânicos 
na maquinagem por abrasão de materiais de construção mecânica. 2004.
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	1. INTRODUÇÃO
	2. DESENVOLVIMENTO
	2.1 UNIDADE 1 – SEÇÃO 2
	2.1.1 Atividade 1 – Físico – Ensaio de Tração
	2.2 UNIDADE 1 – SEÇÃO 3
	2.2.1 Ensaios de Dureza e Mecanismos de Aumento de Resistência
	2.2.2 Exigências dos Materiais Utilizados em Engenharia
	2.2.3 Condutividade Elétrica
	2.2.4 Teste de Dureza
	2.3 UNIDADE 2 – SEÇÃO 3
	2.4 UNIDADE 3 – SEÇÃO 2
	2.4.1 Tratamentos Térmicos
	2.4.2 Conformação e Materiais de Construção Mecânica
	3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
	REFERÊNCIAS