Apontamentos - Segunda prova de Materiais I

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APONTAMENTOS – SEGUNDA PROVA DE 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I 
 
Tratamentos térmicos 
 
Conceito: operação que aquece e resfria determinado material sob operações pré-moldadas. 
Objetivo: 
 Aliviar tensões; 
 Modificar resistência mecânica e tamanho dos grãos; 
 Aumentar ductilidade e resistência à corrosão. 
Fatores de influência: 
 Aquecimento: 
 Maior velocidade de aquecimento, menor estrutura granular; 
 Maior temperatura de aquecimento, maiores grãos e menor resistência mecânica; 
 Maior tempo de aquecimento, maiores grãos. 
 Resfriamento: 
 Maior tempo de resfriamento, estrutura mais grosseira; 
 Resfriamento brusco gera mais fissuras; 
 O resfriamento brusco pode ser à base da água ou no óleo, enquanto o lento pode 
ser ao forno (muito lento) ou ao ar livre; 
 O resfriamento a base da água é eficiente e barato, e a capacidade de têmpera 
diminui ao aquecê-la; 
 O resfriamento a base do óleo é meio brando e empregado quando há risco de 
empenamentos e trincas. 
 
Tipos de tratamentos térmicos 
 
Abreviação: ReNoTeReEsCe. 
(I) Recozimento (Re): 
 Maior temperatura de recristalização; 
 Resfriamento lento (ao forno); 
 Restaura propriedades alteradas pelo tratamento mecânico. 
 
 
(II) Normalização (No): 
 Maior temperatura de recristalização; 
 Resfriamento lento (ao ar livre); 
 Finalidade igual ao do recozimento. Obtêm-se grãos menores. 
(III) Têmpera (Te): 
 Maior temperatura de recristalização; 
 Resfriamento brusco; 
 Aumenta resistência mecânica e dureza; 
 Excessiva dureza e tensão interna; 
 Menor resistência à corrosão; 
 Peças espessas: núcleo quente, baixa dureza. 
(IV) Revenido (Re): 
 Corrige imperfeições da têmpera; 
 Menor temperatura de recristalização; 
 Resfriamento lento; 
 Recupera parte das propriedades perdidas sem afetar muito as da têmpera; 
 Alivia tensões, dureza e fragilidade; 
 Aumenta ductilidade. 
(V) Esferoidização (Es): 
 Temperatura do revenido é quase igual ao de recristalização; 
 Permanece longos períodos nessa situação; 
 Resfriamento lento (ao ar); 
 Produz forma esferoidal do carbono no aço; 
 Maior resistência ao choque; 
 Menor dureza do aço: facilita deformação a frio e usinagem de aços com alto teor de 
carbono. 
(VI) Cementação (Ce): 
 Maior temperatura de recristalização em contato com cemento (carvão vegetal 
moído); 
 Altera composição química da camada superficial com absorção de carbono, 
adquirindo aproximadamente 1 mm de camada com alto teor de carbono; 
 Parte interna continua dúctil. 
 
 
Ensaios mecânicos 
 
Conceito: Ensaios que visam conhecer as propriedades mecânicas dos materiais, que dão 
subsídios para o controle da produção industrial e de qualidade dos metais. 
Objetivos: 
 Verificação da qualidade e resistência mecânica; 
 Controle da produção pela indústria; 
 Comparação de propriedades mecânicas de materiais distintos; 
 Definir valores numéricos utilizados no dimensionamento de pelas. 
Fatores de influência: 
 Escolha do ensaio: 
 Finalidade do material; 
 Propriedades mecânicas e tipos de esforços exigidos; 
 Verificação de qual material se recomenda para determinação do uso. 
Execução do ensaio: 
 Número de amostras representativas; 
 Padronização, maneira de obtenção das amostras. 
Classificação: 
 Aplicação final da carga: 
 Dinâmico: brusco – EC; 
 Estático: lento – T, C, DO; 
 Repetidas: variação da carga repetidamente: EF. 
 
 
 Destruição ou não da amostra: 
 Destrutiva: Fissuras ou perda da integridade: T, C...; 
 Não-destrutiva – U, RX. 
 Obtenção dos dados da amostra: 
 Fundamentais: valores numéricos para dimensionamento de peças – T, C...; 
 Acessórios: valores numéricos – DU, EC, EF...; 
 Tecnológicos: valores qualitativos para saber o comportamento da peça sob 
condições pré-estabelecidas – DO. 
 Legenda: 
 EC = Ensaio de choque; 
 EF = Ensaio de fadiga; 
 T = Tração; 
 C = Compressão; 
 DO = Dobramento; 
 DU = Dureza; 
 U = Ultra som; 
 RX = Raios-X. 
Corpo de prova (CP): 
 Peça do material ou produto com forma e dimensões apropriadas para teste de 
ensaio; 
 Cabeça: extremidade pelas quais o CP é fixado na máquina de ensaio; 
 Comprimento útil: parte retilínea. 
 
Ensaios de Tração 
 
Submete-se o CP a esforço de tração, geralmente até ruptura, visando determinar algumas 
propriedades. 
Norma: NBR 6152. 
Comprimento entre marcas: 
 Diâmetro nominal; 
 lf. 
 Área da seção transversal reta: 
 
 
 
 
 Sf: menor S. 
 
 
Alongamento (a) percentual (A): 
 
 
 
 
 
Coeficiente de estricção (Z): 
 
 
 
 
Força máxima; 
Escoamento: deformação progressiva independente de força aplicada. 
 
Ensaios de dobramento 
 
Esforço que induz à peça tensões de compressão numa parte e tensões de tração no restante 
da seção transversal. 
Objetivo: verificar ductilidade do material. 
Norma: NBR 6153. 
Submete-se ao CP determinada deformação plástica por dobramento. O CP deve estar apoiado 
em 2 pontos, sendo submetida a uma carga centrada, deformando-o lentamente. 
Observa o aparecimento de fendas, fissuras ou desfribilamentos na parte tracionada. 
Ângulo de dobramento (α): suplemento do ângulo AÔB. 
Aprovação: o CP não pode apresentar fissuras. 
Tensão convencional: 
 
 
 
 
Limite de resistência a tração (LRT): 
 
 
 
 
Limite de escoamento: 
 Superior ( ): onde se inicia o escoamento ou máxima tensão; 
 Inferior ( ): tensão mínima. 
Limite convencional de escoamento ( ): Em relação à classe B, no ponto 0,2% traça-se 
linha paralela ao trecho retilíneo. 
Módulo de elasticidade: 
 
 
 
 
Medida de rigidez: quanto maior o E, mais rígido será o material. 
 
Ensaio de fadiga 
 
Fadiga: elemento sob tensão, de natureza cíclica/alternada, de máquina/estrutura começa a 
falhar sob tensão muito menor que a equivalente à sua resistência estática. 
Ensaio de fadiga: sistema Wholer (flexão rotativa): Amostra é submetida a uma rotação em 
volta de um eixo, mantida presa por uma de suas extremidades de forma rígida a um eixo de 
motor M. Durante a rotação, as fibras da amostra são alternadamente tracionadas e 
comprimidas, levando à fadiga. 
Limite de fadiga tensão máxima aplicada à amostra sem que o leve à ruptura ou provoque 
fadiga independente do número de ciclos aplicados. 
 
Ensaio de choque 
 
Choque: esforço dinâmico (carga é aplicada repentina e bruscamente). 
Ensaio: suspende um pêndulo até posição inicial e larga-o. O martelo bate na amostra na face 
oposta ao entalhe e o quebra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ensaio de dureza 
 
São baseados no princípio da penetração na superfície no metal, pela aplicação de carga por 
intermédio de um penetrador. 
Ensaio de dureza Brinell: Esfera de aço/liga é esforçada por carga a penetrar um material, 
resultando numa impressão em forma de calota esférica. 
 Limitações: 
 Não pode ser empregada em peças muito finas, pois a impressão obtida é muito 
grande; 
 Não pode se empregada em materiais com dureza maior ou igual a da esfera 
penetrada. 
Dureza Roswell: Igual à Brinell, com dureza proporcional à profundidade de penetração e não 
à carga de impressão. As impressões obtidas são pequenas e o penetrador é cônico. 
Dureza Vickres: 
 Escala de dureza contínua para determinada carga; 
 Penetrador: ponte de diamante em forma de pirâmide de base quadrada. 
 
Materiais cerâmicos 
 
Conceito: Pedra artificial obtida por moldagem,secagem e cozimento de argilas/misturas 
contendo argilas. 
Argila: materiais terrosos naturais misturados à água adquirem alta plasticidade. Constituídas 
por argilo-minerais. 
Argilo-minerais: Silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, junto com certa 
porcentagem de alcalino-ferroso. 
Tipos: 
 Cor de cozimento branco: argilas plásticas; 
 Refratários: argilas refratárias e altamente aluminosas para produtos de grés; 
 Amarelas/Vermelhas: Materiais cerâmicos estruturais. 
 
 
 
 
 
 
 
Componentes: 
 Caulim: 
 Caulinita (Al2O32SiO22H2O); 
 Pó branco, matéria da porcelana; 
 Forma mais pura de argilo-minerais; 
 Umedecida: plástica; secagem: alta retração. 
 Óxido de ferro: 
 Mais caulinita; 
 Cor amarela/vermelha às argilas. 
 Sílica livre (areia): 
 Mais plasticidade, trincamento, retração; 
 Mais secagem. 
 Quando fundida, fica vidrado. 
 Alumina livre: Menos plasticidade, resistência mecânica, deformações. 
 Álcalis: 
 Menor ponto de fusão, plasticidade. 
 Maior secagem, porosidade, cozimento. 
 Cálcio: 
 Fundente; 
 Clareia cerâmica. 
 Sais solúveis: eflorescência de mau aspecto. 
 Matéria orgânica: mais plasticidade e porosidade. 
 Água: 
 Constituição: faz parte da molécula; 
 Absorvida: plasticidade, adere à superfície; 
 Capilaridade: água livre, preenche poros/vazios. 
Etapas de fabricação: 
 Extração do barro: verifica-se teor de argila, granulometria, profundidade da barreira, 
umidade... 
 Preparo da matéria-prima: 
 Seleção em lotes de mesma qualidade, apodrecimento¹, eliminação de impurezas 
grosseiras e maceneração², correção e amassamento. 
 ¹ Argila depositada ao ar livre, revolvida e deixada para descanso. Fermentação de 
partículas orgânicas da mais plasticidade; correção do efeito das pressões sobre 
argila. 
 ² Argila colocada em caixas e revolvida. Usam-se britadores, moinhos, 
desintegradores e pulverizadores (grau de moagem). 
 Moldagem: Dá forma à pasta cerâmica. 
 Secagem: Muita umidade no forno gera tensões internas e fendilhamento. 
 Cozimento: Fatores de influência: Temperatura de aquecimento, velocidade de 
aquecimento e resfriamento, pressão, tipo do forno, combustível usado.