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HANILTON TECNOLOGIA DOS MATERIAIS 04

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12/04/2016
1
Unidade 03 - Propriedades Mecânicas 
Professor Hanilton Marana Nasser 
Introdução
O comportamento mecânico de um material reflete a relação
entre a sua resposta ou deformação a uma carga ou força que
esteja sendo aplicada. Algumas propriedades mecânicas
importantes são a resistência mecânica, dureza, ductilidade e a
rigidez.
As propriedades mecânicas dos materiais são verificadas pela
execução de experimentos de laboratório cuidadosamente
programados, que reproduzem o mais fielmente possível as
condições de serviço.
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2
Se uma carga é estática ou se ela se altera de uma maneira
relativamente lenta ao longo do tempo e é aplicada
uniformemente sobre uma seção reta ou superfície de um
membro, o comportamento mecânico pode ser verificado
mediante um simples ensaio de tensão x deformação. Tais
ensaios são mais comumente conduzidos para metais à
temperatura ambiente. Existem seis maneiras principais
segundo as quais uma carga pode ser aplicada: tração,
compressão e cisalhamento, torção, flambagem, flexão
Tração: A força atuante tende a provocar um alongamento
do elemento na direção da mesma.
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3
Compressão: A força atuante tende a provocar uma
redução no comprimento do elemento na direção da
mesma
Flexão: A força atuante provoca uma deformação do eixo
perpendicular à mesma
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Torção: Forças atuam em um plano perpendicular ao eixo
e cada seção transversal tende a girar em relação às
outras.
Flambagem: É um esforço de compressão em uma barra
de seção transversal pequena em relação ao
comprimento, que tende a produzir uma curvatura na
barra
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5
Cisalhamento: Forças atuantes tendem a produzir um
efeito de corte, isto é, um deslocamento linear entre
seções transversais.
As principais propriedades mecânicas 
utilizadas na engenharia são:
�Resistência mecânica - capacidade do material em
suportar esforços (tensões) sob determinadas condições.
�Elasticidade é a capacidade que o material deve ter para
se deformar quando submetido a um esforço, e de voltar
à forma original quando o esforço termina.
�Plasticidade e capacidade que o material apresenta, que
quando submetido a um esforço, o mesmo deforma-se e
manter essa deformação mesmo quando o esforço for
retirado.
�Dureza é a resistência do material à penetração, e a
deformação plástica, ou seja, deformação permanente.
12/04/2016
6
As principais propriedades mecânicas 
utilizadas na engenharia são:
�Ductilidade capacidade de um material alongar-se (ou
seja, de aumentar o seu comprimento quando
tracionado) até a sua fratura.
�Rigidez e a capacidade do material em resistir a
deformação elástica.
�Resiliência capacidade do material em absorver energia
quando deformado elasticamente (ou seja, dentro do
campo elástico de deformações).
�Tenacidade, capacidade que o material apresenta em
absorver energia antes da sua fratura.
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7
12/04/2016
8
Definição:
No ensaio de tração a carga e aplicada longitudinalmente (ao
longo do eixo maior do corpo de prova), uniaxialmente (alinhada
com a linha de centro do corpo de prova) e gradativamente
(carregamento lento). O material e deformado até a sua fratura
(trata-se, portanto, de um ensaio destrutivo);
A0 área inicial da secção transversal do corpo de prova;
L0 comprimento inicial de medida.
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9
� A dureza, que é uma medida da resistência de um material a uma deformação
plástica localizada (por exemplo, uma pequena impressão ou um risco)
Portanto o ensaio de dureza consiste basicamente em aplicar uma pressão
perpendicular a superfície do material e medir a deformação plástica resultante.
Os ensaios de dureza são realizados com mais freqüência do que qualquer outro
ensaio mecânico por diversas razões:
�Eles são simples e baratos — normalmente, nenhum cor po de prova especial
precisa ser preparado, e os equipa mentos de ensaio são relativamente baratos.
�O ensaio é não destrutivo — o corpo de prova não é fraturado, tampouco é
excessivamente deformado; uma peque na impressão é a única deformação.
�Outras propriedades mecânicas podem, com freqüência, ser estimadas a partir
de dados obtidos para ensaios de dure za, tais como o limite de resistência a
tração
Os principais tipos de ensaio de dureza são:
Ensaios de dureza Brinell
Nos ensaios de dureza Brinell, um penetrador esférico e duro é forçado
contra a superfície do metal a ser testado. O diâmetro do penetrador de aço
endurecido (ou carboneto de tungstênio) é de 10,00 mm. As cargas padrões
variam entre 500 e 3000 kg, em incrementos de 500 kg; durante um ensaio,
a carga é mantida constante por um tempo específico (entre 10 e 30 s).
Materiais mais duros exigem cargas aplicadas maiores. O índice de dureza
Brinell, HB, é uma função tanto da magnitude da carga como do diâmetro da
impressão resultante (ver Tabela 6.4).13 Esse diâmetro é medido com um
microscópio especial de baixa potência, utilizando uma escala que está
gravada na sua ocular. O diâmetro medido é então convertido ao número HB
apropriado com o auxílio de um gráfico; com essa técnica, emprega-se
apenas uma escala. As exigências de espessura máxima do corpo de prova,
bem como de posição da impressão (em relação às arestas do corpo de
prova) e de espaçamento mínimo da impressão, são as mesmas para os
ensaios Rockwell Além disso, exige-se uma impressão bem definida; isso
obriga a se ter uma superfície lisa e plana,onde é feita a impressão
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10
Ensaios de dureza Rockwell
Os ensaios Rockwell constituem o método mais comumente utilizado
para medir a dureza, pois eles são muito simples de executar, permite
leitura direta na escala do apare-lho além de permitir ensaio de todos
os metais e ligas, desde os mais duros até os mais macios. Os
penetradores incluem bolas de aço esféricas e endurecidas, com
diâmetros de 1/16” , 1/8”, ¼” e ½” penetradores cônico de diamante
(Brale), que é usado para os materiais mais duros.
O ensaio Rockwell é mais preciso que o Brinell, pois prevê uma pré
carga que tem como objetivo vencer fase plástica do material.
Assim como no ensaio Brinell, no ensaio Rockwell também deve ser
observado a espessura do corpo de prova, assim como a distância da
borda.
Outra variável que deve ser observada é a distância entre um ensaio e
outro, pois durante o ensaio a região próxima sofre encruamento,
interferindo assim no próximo ensaio.
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11
Duas outras técnicas de ensaio de dureza são a Knoop (pronunciado nup) e
a Vickers.
Para cada ensaio, um penetrador de diamante muito pequeno, com
geometria piramidal, é forçado contra a superfície do corpo de prova. As
cargas aplicadas são muito menores do que para os ensaios Rockwell e
Brinell, variando entre 1 e 1000 g. A impressão resultante é observada sob
um microscópio e medida; essa medição é então convertida em um número
índice de dureza (Tabela 6.4). Pode ser necessária uma preparação
cuidadosa da superfície do corpo de prova (lixamento e polimento), a fim de
assegurar uma impressão bem definida, que possa ser medida com
precisão. Os números de dureza Knoop e Vickers são designados por HK e
HV, respectivamente, e as escalas de dureza para ambas as técnicas são
aproximadamente equivalentes. Os métodos Knoop e Vickers são
conhecidos como métodos de ensaio de microdureza com base na carga e
no tamanho do penetrador. Ambos os métodos são bem adequados para
medição da dureza de regiões pequena e selecionadas do corpo de prova;
além disso, o método Knoop é usado para testar materiais frágeis, como os
materiais cerâmicos.
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12
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13
Todo cristal exibe defeitos quantidade e tipo de
imperfeições depende da forma que o cristal foi
formado defeitos modificam o comportamento do
material: 
�mecânico 
�elétrico 
�químico 
�óptico
Solidificação de umamassa metálica 
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Comportamento Mecânico
Em uma escala microscópica, a deformação plástica corresponde
ao movimento líquido ou global de um grande número de
átomos em resposta à aplicação de uma tensão. Durante esse
processo, as ligações interatômicas devem ser rompidas e
depois formadas novamente.
Em sólidos cristalinos, a deformação plástica envolve na maioria
das vezes o movimento de discordâncias, as quais são defeitos
cristalinos lineares.
Podemos concluir que a número de discordâncias facilita a deformação
plástica, porém quando esse numero de discordância aumenta muito, o
processo e inverso, em outras palavras, uma discordância acaba
atrapalhando a outra
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Sistemas de Escorregamento
As discordâncias não se movem com o mesmo grau de facilidade
sobre todos os planos cristalográficos de átomos e em todas as
direções cristalográficas, existe sempre um plano preferencial.
Esse plano é chamado de plano de escorregamento; e
analogamente, a direção do movimento é chamada de direção de
escorregamento.
Essa combinação do plano de escorregamento e da direção de
escorregamento é conhecida por sistema de escorregamento.
O sistema de escorregamento depende da estrutura cristalina do
metal e é tal que a distorção atômica que acompanha o movimento
Para uma estrutura cristalina específica, o plano de escorregamento
é aquele plano que possui empacotamento atômico mais denso, isto
é, que possui a
maior densidade planar.
Observe a seguir exemplo de estruturas cristalinas CFC e CCC:
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Existirão sempre incertezas na caracterização da magnitude das
cargas aplicadas e de seus níveis de tensão associados para
aplicações em condições de serviço; de maneira geral, os
cálculos de carga são apenas aproximados. Além disso, como foi
observa dona seção anterior, virtualmente todos os materiais da
engenharia exibem uma variabilidade nas medições das suas
propriedades mecânicas.
O procedimento atual consiste em utilizar materiais com
tenacidade adequada que ofereça redundância no projeto
original ou seja folgas de projeto para proteção contra falhas
não previstas.
Para situações estáticas menos criticas e quando não são
utilizados materiais dúcteis definisse tensão de projeto σ p
σp=N.σc
Ou seja, no caso acima a tensão admissível de projeto deverá ser
N vezes maior que o valor calculado.
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Unidade 04 -Diagrama de equilíbrio
Professor Hanilton Marana Nasser

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