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ENG06638-Introdução à engenharia metalúrgica Nestor Cezar Heck / UFRGS – DEMET 18 4-5. Tensão de escoamento Todos os materiais se rompem quando submetidos a um carregamento no qual a tensão seja maior que a da sua resistência mecânica. Contudo, já vimos que o comportamento ao longo desse processo pode classificá-los em dois grandes grupos: os frágeis – que fraturam sem ‘ceder’ – e os dúcteis – que ‘cedem’ nitidamente antes de fraturar. A maioria dos materiais metálicos, ao ser submetida a uma tensão de tração crescente, se comporta dentro do grupo dos que ‘cedem’ antes de romper. Neste caso, antes de ser atingida a tensão que caracteriza a resistência mecânica do material, a relação entre a força aplicada e o alongamento desvia-se da linearidade elástica na (assim denominada) tensão de escoamento, σyo (Figura 4-6). Para estes materiais, a partir deste ponto em diante, passa a acontecer o processo que se denomina deformação plástica do metal. Figura 4-6: Tensão de escoamento de um metal , σyo ; se o metal for deformado até o alongamento εB (ao ser descarregado, ponto D) ele exibirá uma deformação plástica permanente εA; uma nova tensão de escoamento, σyi , aparece para um segundo carregamento Fonte: Callister, modificado Contudo, se a carga de tração aumentar muito, quando se atinge a tensão da resistência mecânica (tensão máxima) a situação torna-se incontrolável, com a formação de uma zona de deformação acentuada, localizada, denominada pescoço, onde a seção da peça diminui de forma visível, prenunciando a ruptura iminente. Assim, um ponto importante a distinguir o comportamento dos materiais frágeis e dúcteis é a energia específica ‘consumida’ na fratura do material – proporcional à área sob a curva tensão versus alongamento, propriedade denominada tenacidade. A tensão de escoamento de ligas de uma mesma família pode exibir uma ampla faixa de variação e pode ser escolhida em função de elementos de liga (Figura 4-7) ou de tratamentos térmicos e processamentos. A Figura 4-6 mostra que, se o metal for deformado (ultrapassando a tensão de escoamento) até o alongamento εB, ao ser descarregado (próximo ao ponto D), ele exibirá não somente uma ENG06638-Introdução à engenharia metalúrgica Nestor Cezar Heck / UFRGS – DEMET 19 deformação plástica permanente εA, mas também passará a exibir uma nova tensão de escoamento σyi , ao ser reaplicada a carga. Esse fenômeno é denominado encruamento. Figura 4-7: Tensão de escoamento de ligas de alumínio em função da composição http://aluminium.matter.org.uk/content/html/eng/ default.asp?CATID=62&PAGEID=332949408 Figura 4-8: Comportamento da curva tensão-alongamento em função da temperatura de teste Por outro lado, a manutenção de um metal por certo tempo em uma temperatura elevada, seguida de um resfriamento com velocidade moderada, pode ‘destruir’ (parcialmente ou totalmente) o encruamento – o que é de muita valia quando se deseja dar sucessivos passes para deformar em larga escala um determinado metal. ENG06638-Introdução à engenharia metalúrgica Nestor Cezar Heck / UFRGS – DEMET 20 As tensões de escoamento dos materiais escolhidos para a confecção de uma mola ou de um guard-rail são, assim, completamente diferentes, pois, combinadas às formas dos componentes, dão a eles as propriedades que as suas funções exigem. As propriedades mecânicas de um metal se modificam em função da temperatura em que ele se encontra. A curva tensão-alongamento permite salientar os efeitos típicos da temperatura; vê-se, assim, que ela afeta não somente a tensão de escoamento, mas, também, o módulo de Young, a resistência mecânica e a tenacidade do material, Figura 4-8.
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