7 Propriedades mecanicas 1

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PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS 
METAIS 
Profª Me. Ramaiany Carneiro 
PROPRIEDADES MECÂNICAS
POR QUÊ ESTUDAR?
 A determinação e/ou conhecimento das propriedades mecânicas
é muito importante para a escolha do material para uma
determinada aplicação, bem como para o projeto e fabricação do
componente.
 As propriedades mecânicas definem o comportamento do
material quando sujeitos à esforços mecânicos, pois estas estão
relacionadas à capacidade do material de resistir ou transmitir
estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de
forma incontrolável.
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PRINCIPAIS PROPRIEDADES 
MECÂNICAS
 Resistência à tração
 Elasticidade
 Ductilidade
 Fluência
 Fadiga
 Dureza
 Tenacidade,....
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TIPOS DE TENSÕES QUE UMA 
ESTRUTURA ESTA SUJEITA
 Tração
 Compressão
 Cisalhamento
 Torção
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ENSAIOS MECÂNICOS
 Os ensaios mecânicos são realizados pela aplicação, em um
material, de um dos tipos de esforços possíveis (tração,
compressão, cisalhamento, etc) para determinar a resistência do
material a cada um desses esforços.
 A escolha do ensaio mecânico mais interessante ou mais
adequado para cada material depende:
 da sua finalidade;
 dos tipos de esforços que esse material vai sofrer e;
 das propriedades que se deseja medir.
COMO DETERMINAR AS 
PROPRIEDADES MECÂNICAS?
 Ensaios mecânicos;
 Corpos de prova (amostra representativa do material);
 Normas técnicas para o procedimento das medidas e confecção
do corpo de prova;
 ASTM (American Society for Testing and Materials);
 ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
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CLASSIFICAÇÃO DOS ENSAIOS MECÂNICOS
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Equipamento: é realizado na Máquina Universal de Ensaios.
ENSAIO DE TRAÇÃO
Vídeo: Telecurso 2000 Ensaios de Materiais 02 Ensaio de tração calculo da tensão 4:10 – 5:04 
Corpo de prova: este ensaio é realizado em corpos de prova
normalizados de secção retangular ou cilíndrica.
C: 12,5mm
B: 55,0mm
G: 25mm
A: 32mm
R: 6mm
T: 7mm
ENSAIO DE TRAÇÃO
Aspecto do corpo de prova ensaiado.
Material dúctil Material Frágil
ENSAIO DE TRAÇÃO
ENSAIO DE TRAÇÃO - GRÁFICO
Este gráfico é conhecido por diagrama tensão-deformação. A partir do
gráfico e da amostra é possível mensurar uma série de propriedades.
x100
PROPRIEDADES AVALIADAS NO 
ENSAIO DE TRAÇÃO
Deformação elástica: não é permanente. Uma vez cessados os
esforços, o material volta à sua forma original.
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PROPRIEDADES AVALIADAS NO 
ENSAIO DE TRAÇÃO
Deformação plástica: é permanente. Uma vez cessados os
esforços, o material recupera a deformação elástica, mas fica
com uma deformação residual plástica, não voltando mais à sua
forma original.
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• Comportamento típico tensão-deformação para um metal mostrando o 
momento da fratura, ponto F. 
• O limite de resistência à tração LRT é indicada pelo ponto M. 
• As regiões circulares mostram a geometria do copo de prova em vários 
pontos ao longo da curva.
No início da fase plástica ocorre um fenômeno chamado escoamento.
O escoamento caracteriza-se por um grande alongamento sem
acréscimo de carga.
O escoamento é nitidamente observado em alguns
metais de natureza dúctil, como aços baixo teor de
carbono.
Tensão de escoamento: É o valor da tensão o qual
inicia-se o escoamento.
Módulo de elasticidade: é a medida da rigidez do material.
Quanto maior for o módulo, mais rígido será o material.
limite de resistência a tração: é a resistência
máxima (tensão máxima) que o material
suporta.
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Limite de ruptura: é tensão no qual ocorre ruptura
do material.
Note que a tensão no limite de
ruptura é menor que no limite de
resistência, devido à diminuição
da área que ocorre no corpo de
prova depois que se atinge a
carga máxima.
Resiliência: É a capacidade do material absorver e
devolver energia sem deformação permanente.
Essa propriedade tem validade no campo elástico.
PROPRIEDADES AVALIADAS NO 
ENSAIO DE TRAÇÃO
Ductilidade: é a capacidade que o material
apresenta de deformar-se plasticamente ou antes
de sua ruptura.
Ductilidade pode ser
medida em termos de:
• Alongamento
• Estricção
Alongamento: É a variação do comprimento do 
corpo de prova. 
Quanto maior o alongamento, mais dúctil é o 
material.
Estricção: é a redução percentual da área da seção
transversal do corpo de prova na região onde vai se
localizar a ruptura.
Quanto maior for a porcentagem de estricção,
mais dúctil será o material.
Tenacidade: é a capacidade do material resistir ao
impacto (choque).
É a capacidade do material de absorver energia
antes de sua ruptura (resiliência + ductilidade).
RESILIÊNCIA
• Figura mostrando como os graus de resiliência e
tenacidade de um aço podem mudar quando o teor
de carbono na liga é alterado.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
Comportamento Tensão vs Deformação : CERÂMICOS
• Comportamento típico
tensão-deformação até a
fratura para o óxido de
alumínio (cristalino) e vidro
(amorfo).
(Discordâncias)
(Escoamento viscoso)
Comportamento Tensão vs Deformação : POLÍMEROS
(Polímeros Frágeis)
(Plásticos)
(Altamente Elásticos -
Elastomeros)
ENSAIOS DE DUREZA
Na área da mecânica, dureza é a
resistência à penetração de um material duro
no outro.
O QUE É DUREZA?
PROPRIEDADES MECÂNICAS
É uma medida da resistência de um material a uma
deformação plástica localizada (uma pequena
impressão ou um risco).
Quanto mais macio é o material, maior e mais
profunda é a impressão e menor é o numero índice
de dureza.
Ensaios de dureza por penetração:
• Dureza Brinell (HB) 
• Dureza Rockwell (HR);
• Dureza Vickers (HV);
• Dureza Knoop (HK);
• Dureza Shore
TIPOS DE ENSAIOS DE DUREZA
Metais
Metais e cerâmicas
Polímeros
EQUIPAMENTO
O equipamento utilizado para realizar medidas de dureza é
chamado de durômetro.
METODOLOGIA- Dureza Brinell
Consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço
temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície por meio
de uma carga F, durante um tempo produzindo uma calota
esférica de diâmetro d.
A unidade dessa dureza é HB
(Hardness Brinell)
Com o auxílio de uma lupa graduada é medido o
diâmetro d da calota e substituído na equação
matemática abaixo onde:
F é a força aplicada
D é o diâmetro da esfera de aço 
d é o diâmetro da calota formada
HB é o valor da dureza em Brinell
d
Cuidados: a superfície na qual será
realizado o ensaio deve ser plana, limpa e
com baixa rugosidade.
VANTAGENS DO ENSAIO BRINELL
• Usado especialmente para avaliação de dureza de metais não
ferrosos, ferro fundido, aço, produtos siderúrgicos em geral e de
peças não temperadas.
• Equipamento de fácil operação, mas leitura do resultado
necessita de habilidade.
• É o único ensaio utilizado e aceito
para ensaios em metais que não
tenham estrutura interna uniforme.
LIMITAÇÕES DO ENSAIO BRINELL
• Só é possível medir materiais com dureza de até 500 HB, pois
durezas maiores danificariam a esfera de aço.
• A recuperação elástica é uma fonte de
erros, pois o diâmetro da impressão não é o
mesmo quando a esfera está em contato
com o metal e depois de aliviada a carga.
Isto é mais sensível quanto mais duro for o
metal.
ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL (HR)
METODOLOGIA
Nesse ensaio a carga é aplicada em 2 etapas:
• Primeiro se aplica uma pré-carga, para garantir um
contato firme entre o penetrador e o material ensaiado.
• Depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita.
Penetrador:
• Esférico (esferade aço temperado)
•Cônico (cone de diamante com 120º de
conicidade).
METODOLOGIA
Nesse ensaio a carga é aplicada em 2 etapas: 
• pré-carga, para garantir um contato firme entre o
penetrador e o material ensaiado.
• Depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita.
A leitura do grau de dureza é feita diretamente na
máquina de ensaio.
Penetrador de diamante = escala preta.
Penetrador esférico = escala vermelha.
Contudo existem dois tipos de durômetros
Rockwell que diferem apenas pela precisão de seus
componentes.
• Durômetro Rockwell normal: indicado para
avaliação de dureza em geral.
• Durômetro Rockwell superficial: indicado para
avaliação de dureza em folhas finas, lâminas, ou
camadas superficiais de materiais.
ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL (HR)
Vantagens
•Rapidez na execução;
•Isenção de erros humanos, facilidade em detectar
pequenas diferenças de durezas;
•Pequeno tamanho da impressão;
•Permite avaliar a dureza de metais diversos, desde
os mais dúcteis até os mais duros.
Limitações
 As escalas Rockwell (A, B, C...) não têm
continuidade.
 O número obtido no ensaio Rockwell
corresponde a um valor adimensional, que
somente possui significado quando comparado
com outros valores da mesma escala.
ENSAIO DE DUREZA VICKERS (HV)
ENSAIO DE DUREZA VICKERS (HV)
Metodologia: a dureza Vickers se baseia
na resistência que o material oferece à
penetração de uma pirâmide de diamante
sob uma determinada carga.
O valor de dureza Vickers (HV) é o quociente da
carga aplicada (F) pela área de impressão (A)
deixada no corpo ensaiado. Essa relação é a
seguinte:
O tempo normal de aplicação da carga varia de 10
a 15 segundos.
A unidade dessa dureza é HV = Hardness Vickers
ENSAIO DE DUREZA VICKERS (HV)
ENSAIO DE DUREZA VICKERS (HV)
Penetrador: o penetrador é uma pirâmide de
diamante de base quadrada e ângulo entre faces de
136º, sob uma determinada carga.
Defeitos de impressão
Uma impressão perfeita, no ensaio Vickers, deve
apresentar os lados retos. Entretanto, podem ocorrer
defeitos de impressão, devidos ao afundamento ou à
aderência do metal em volta das faces do
penetrador.
ENSAIO DE DUREZA VICKERS (HV)
Vantagens
 O ensaio Vickers fornece uma escala contínua de
dureza, medindo todas as gamas de valores de
dureza numa única escala, ou seja, do material mais
mole ao mais duro.
 As impressões são extremamente pequenas.
 O penetrador, por ser de diamante, é praticamente
indeformável.
 Este ensaio aplica-se a materiais de qualquer
espessura, e pode também ser usado para medir
durezas superficiais.
Limitações
•A preparação do corpo de prova para microdureza
deve ser feita, obrigatoriamente, por metalografia.
•A máquina de dureza Vickers requer aferição
constante, pois qualquer erro na velocidade de
aplicação da carga traz grandes diferenças nos
valores de dureza.