Revisão Ciencias dos materias introdução materias de construção mecanica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ – UESC
Campus Prof. Soane Nazaré de Andrade – Ilhéus
Prof.ª Drª. Vaneide Gomes - Materiais de Construção Mecânica - Eng. Mecânica aula 13/09/16
Materiais de Construção Mecânica 
EMENTA
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• Ligas a base de ferro.
• Ligas não ferrosas: alumínio, magnésio, cobre,
zinco, titânio.
• Materiais Cerâmicos.
• Polímeros e Conjugados.
• Ensaios não destrutivos
REFERÊNCIAS
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• CHIAVERINI, V. TECNOLOGIA MECÂNICA V.II
Materiais de Construção Mecânica.
• COLPAERT, Humbertus. Metalografia dos Produtos
Siderúrgicos Comuns.
• DIETER, G. E. METALURGIA MECÂNICA
• PADILHA, A. F. MATERIAIS DE ENGENHARIA –
Microestrutura e Propriedades.
REFERÊNCIAS
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• CALLISTER J. D. Ciência e Engenharia de
Materiais. Uma Introdução.
• Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência e Tecnologia
dos Materiais
AVALIÇÃO
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• 1ª - 25/10
• 2ª - 29/11
• 3ª - 20/12
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Os materiais estão presentes na vida cotidiana em
manufatura e processamento, no projeto e
fabricação de componentes ou estruturas.
INTRODUÇÃO
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Desta forma na seleção de um material específico é
fundamental analisar:
• As características intrínsecas
• as propriedades requeridas
• Considerar se é facilmente reciclável
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• Observar se o material ou sua fabricação podem
causar problemas ecológicos e se
• pode converter-se de maneira econômica em um
componente útil
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Faz-se necessário
 Conhecer os tipos de materiais disponíveis
 Compreender seu comportamento geral e sua 
capacidade de aplicação
 Conhecer os efeitos e as condições de serviço sobre 
seu desempenho
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Por que estudar os materiais? 
Esta compreensão é necessária para o projeto de 
componentes, sistemas e processos confiáveis e 
econômicos que utilizam uma ampla gama de materiais 
Faz parte do conhecimento básico para as
engenharias;
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E as suas propriedades definem:
Desempenho de um determinado componente,
Processo de fabricação do mesmo
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Tipos de Materiais
• Metais
• Cerâmicos
• Polímeros
• Compósitos
• Semicondutores
• Biomateriais
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Classificação dos Materiais de Construção
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Classificação dos Materiais de Construção
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Os materiais sólidos podem ser classificados
quanto a regularidade com que os átomos ou íons
são arranjados, um em relação ao outro.
ESTRUTURA DOS METAIS
LIGAÇÕES QUÍMICAS – REVISÃO
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• Os átomos estão quase sempre combinados por
ligações químicas.
• A ligação química entre átomos ocorre em busca de
uma estabilidade do produto formado em
comparação aos átomos isolados.
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• Os elétrons da camada externa dos átomos (camada
de valência) são os responsáveis pela formação das
ligações químicas.
• Então quando falamos de um metal sólido como o
titânio, os átomos do metal estão interligados,
resultando em produto forte.
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• As propriedades exibidas pelos materiais dependem
em grande medida do tipo de ligação existente.
• O tipo de ligação vai depender do tipo de átomo.
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Para um elemento adquirir a configuração estável de 8e- na última camada 
ele pode:
(1) receber e- extras
(2) ceder e-
(3) compartilhar e- associação entre átomos
Iônicas
Ligações Primárias Covalentes
Metálicas
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• Um aspecto importante relacionado a ligação iônica e
que ela é uma ligação não-direcional. Isso significa
que no momento que o átomo se transforma em
• um cátion (apos doar elétrons) ou aníon (apos
receber elétrons), a carga elétrica atrai o máximo
possível de cargas de sinal oposto, e não apenas
uma.
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• Os elétrons estão uniformemente distribuídos na
estrutura.
• Entretanto, os elétrons são móveis
• Considerando um metal puro, os elementos
metálicos no estado sólido são os de maior
empacotamento atômico, ou seja, cada átomo tem
uma grande quantidade de vizinhos e o espaço é
ocupado de maneira eficiente por átomos.
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• Quando um fio metálico é conectado aos terminais
de uma bateria, os elétrons fluem pelo metal no
sentido do terminal positivo para dentro do metal a
partir da bateria no terminal negativo.
• A alta condutividade térmica dos metais também e
explicada pela mobilidade dos elétrons, que permite
a rápida transferência de energia pelo sólido.
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• Ela se dá pelo compartilhamento de elétrons entre os
átomos em busca de uma configuração mais estável.
ESTRUTURA DOS MATERIAIS –
REVISÃO
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• Os materiais sólidos podem ser classificados
quanto a regularidade com que os átomos ou íons
são arranjados, um em relação ao outro.
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• A estrutura dos materiais sólidos é resultado da
natureza de suas ligações químicas, a qual define
a distribuição espacial de seus átomos, íons ou
moléculas.
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• A grande maioria dos materiais comumente
utilizados em engenharia, particularmente os
metálicos, exibe um arranjo geométrico de seus
átomos bem definido, constituindo uma estrutura
cristalina
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• Nos modelos para descrição de estruturas
cristalinas, os átomos são considerados esferas
rígidas.
Os átomos são representados 
como esferas rígidas
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• Os átomos tocam os vizinhos mais próximos.
• O termo rede é usado no contexto de estrutura
cristalina e significa o arranjo tridimensional de
pontos coincidentes com as posições atômicas, o
centro dos átomos.
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O que é estrutura dos materiais?
 É o arranjo que os átomos podem assumir no 
estado sólido.
 Exemplos: 
1 - Uma caixa cheia de 
bolas de gude.
2 - Pilhas de laranjas 
no supermercado.
 
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• Célula unitária:
• A ordem atômica em sólidos cristalinos indica que
pequenos grupos de átomos formam um padrão
repetitivo.
• Então, ao descrever estruturas cristalinas,
geralmente e conveniente subdividir a estrutura em
pequenas unidades de repetição chamadas de
células unitárias
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• O aspecto chave das células unitárias é que elas
fornecem uma descrição geral da estrutura, pois a
estrutura completa pode ser gerada pelo
empilhamento repetitivo de células unitárias
adjacentes face a face por todo o espaço
tridimensional.
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• A descrição de estruturas cristalinas por meio de
células unitárias tem uma importante vantagem.
• Todas as estruturas possíveis reduzem a um
pequeno numero de geometrias de células
unitárias básicas.
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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:
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• Um material cristalino é aquele em que os átomos
são arranjados de forma repetitiva ou periódica por
distâncias correspondentes a várias distâncias
atômicas (ordem a longas distâncias).
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• Eles formam um padrão tridimensional repetitivo
no estado sólido, em que cada átomo se liga a
seus vizinhos mais próximos.
• Os metais, muitas cerâmicas e alguns polímeros
formam estruturas cristalinas sob certas condições
de solidificação.
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Estes materiais CRISTALINOS, têm uma estrutura
altamente organizada, em contraposição aos materiais NÃO
CRISTALINOS (amorfos), nos quais não há ordem de
longo alcance.
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• Para os que não cristalizam a ordem atômica a
longas distâncias está ausente, e o material é
denominado não-cristalino ou amorfo.
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Átomo de oxigênio
Átomo de Silício
a) Dióxido de Silício Cristalino b) Dióxido de Silício Não Cristalino
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Material cristalino
É aquele no qual os átomos encontram-se ordenados
sobre longas distâncias atômicas formando umaestrutura tridimensional que se chama de rede
cristalina
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 Átomos situados em um arranjo que se repete 
ou que é periódico ao longo de grandes 
distâncias atômicas. 
Todos os metais, 
muitos materiais 
cerâmicos e certos 
polímeros formam 
estruturas cristalinas 
sob condições normais 
de solidificação. 
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• Um material cristalino, independente do tipo
de ligação encontrada no mesmo, apresenta
um agrupamento ordenado de seus átomos,
íons ou moléculas, que se repete nas três
dimensões
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Estrutura não-cristalina ou 
amorfa
 Não existe ordem de longo alcance na
disposição dos átomos.
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• Para os metais elas são mais simples,
diferentemente dos materiais cerâmicos e
poliméricos, em que se verificam, em alguns
casos, estruturas complexas.
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• Três são as estruturas cristalinas mais comuns
em metais: Cúbica de corpo centrado,
cúbica de face centrada e hexagonal
compacta
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SISTEMA CÚBICO
Os sistema cúbico pode se apresentar em 3 diferentes
tipos de repetições, ou seja:
Cubico simples Cubico Fase 
Centrada 
Cubico Corpo 
Centrado 
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SISTEMA CÚBICO
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EST. HEXAGONAL COMPACTA
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Tipos de materiais x estruturas
Metais  estruturas relativamente simples.
Cerâmicos  estruturas complexas.
Polímeros  estruturas muito complexas.
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Por quê estudar?
• As propriedades de alguns materiais estão
diretamente associadas à sua estrutura cristalina
(ex: magnésio e berílio que têm a mesma estrutura
se deformam muito menos que ouro e prata que têm
outra estrutura cristalina)
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• Explica a diferença significativa nas propriedades de
materiais cristalinos e não cristalinos de mesma
composição (materiais cerâmicos e poliméricos não-
cristalinos tendem a ser opticamente transparentes
enquanto cristalinos não)
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• As propriedades dos materiais sólidos cristalinos
depende da estrutura cristalina, ou seja, da maneira
na qual os átomos, moléculas ou íons estão
espacialmente dispostos.
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• Há um número grande de diferentes estruturas
cristalinas, desde estruturas simples exibidas pelos
metais até estruturas mais complexas exibidas pelos
cerâmicos e polímeros
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As propriedades dos materiais sólidos
cristalinos depende da estrutura cristalina,
ou seja, da maneira na qual os átomos,
moléculas ou íons estão espacialmente
dispostos.
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• Todos os campos da tecnologia, especialmente
aqueles referentes à construção de máquinas e
estruturas, estão intimamente ligados aos materiais
e às suas propriedades.
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• Os materiais metálicos utilizados na indústria
apresentam várias propriedades, e a aplicação dos
mesmos deve ser definida de acordo com o fim a
que se destinam, levando em conta, principalmente,
as suas propriedades.
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• As propriedades industriais podem, segundo a sua
natureza, ser divididas em 4 categorias
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• São aquelas que definem o comportamento do
material segundo um determinado esforço a que ele
pode ser submetido.
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• São as que conferem ao material uma maior ou
menor facilidade de se deixar trabalhar pelos
processos de fabricação usuais.
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• Essas propriedades se relacionam com o comportamento
dos materiais em face às diversas condições ambientes
que as peças encontrarão durante o seu trabalho.
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