01- Introdução aos materiais

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Ciência e Tecnologia dos 
Materiais 
Profª. Elizeth Oliveira Alves 
 Bacharel em Engenharia de Materiais – 
Universidade Federal do Pará (UFPA); 
 Mestre em Engenharia de Produção – Universidade 
Federal de Pernambuco (UFPE). 
 e-mail: elizeth_oliveira@yahoo.com.br 
 
Ementa 
 
 
Unidade 1 
• Introdução aos materiais; 
• Classificação dos 
materiais; 
• Estrutura dos materiais; 
• Relação 
estrutura/microestrutura-
propriedade dos 
materiais; 
• Diagramas de fases 
Unidade 2 
• Propriedades mecânicas, 
térmicas, elétricas, 
magnéticas e óticas dos 
materiais; 
• Seleção de materiais; 
• Materiais avançados; 
• Considerações ambientais 
e sociais. 
 Referências Básicas 
1. CALLISTER JR, W. D. Ciência e engenharia de materiais: uma 
introdução. LTC, 7ª edição. 2008. 
2. CALLISTER JR, W. D. Fundamentos da ciência e engenharia de 
materiais: uma abordagem integrada. LTC, 1ª edição. 2005. 
3. VLACK, L. H. V. Princípios de ciência e tecnologia dos materiais. 
CAMPUS, 4ª edição. 2003. 
 Referências Complementares 
1. HIBBELER, R. C. Resistência dos materiais. Pearson Prentice 
Hall, 5ª edição. 2004. 
2. MELCONIAN, S. Mecânica técnica e resistência dos materiais. 
Érica LTDA, 17ª edição. 2006. 
3. CHIAVERINI, V. Tecnologia mecânica: estrutura e propriedades 
das ligas metálicas. Pearson Education, 2ª edição. 1986. 
 
 
 
Referências Bibliográficas 
 1ª Avaliação 
 Referente ao conteúdo da 1ª unidade 
 
 2ª Avaliação 
 Referente ao conteúdo da disciplina 
 
 
 
 
 
Forma de Avaliação 
Introdução ao Materiais 
 Compreender a relação propriedade-
comportamento do material; 
 
 Determinar a seleção adequada do material; 
 
 Prevenir a falha do material 
 
 
 
 
Por que estudar Ciência dos materiais? 
 Falhas associadas ao material 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por que estudar Ciência dos materiais? 
 Desgaste decorrente da sua 
utilização 
 Seleção inadequada do 
material 
 Esforços não previstos em 
projeto 
 
 
 
 
Perspectiva Histórica 
Idade da 
Pedra 
Idade do 
Cobre 
Idade do 
Bronze 
Idade do 
Ferro 
Idade do 
Silício 
pedra 
madeira 
argila 
pele 
ferramentas 
armas 
utensílios 
Microproce
ssadores 
Circuitos 
elétricos 
ferramentas 
armas 
utensílios 
Des. de prát. 
metalúrgicas 
Peças 
forjadas 
 
 
 
 
Armas de Bronze 
Capacete de cobre 
e máscara de ouro 
– Grécia. 
Instrumentos da Pedra polida 
Pente de 
Ferro do 
Antigo Egito Microchip 
Perspectiva Histórica 
 
 
 
 
Perspectiva Histórica 
 Materiais são substâncias cujas propriedades as tornam 
utilizáveis em estruturas, máquinas, dispositivos ou 
produtos consumíveis. 
 
Ciência dos Materiais X Engenharia dos Materiais 
 
 
Introdução aos materiais 
Investigação das 
relações entre a 
estrutura e as 
propriedades dos 
materiais 
•Projeto/Engenharia da 
Estrutura do material; 
•Emprego dos conceitos 
fundamentais em produtos 
finais. 
 
 
 
 A estrutura de um material irá depender da maneira como ele 
é processado. 
 O desempenho de um material será função das suas 
propriedades. 
 
 
 
 
Introdução aos materiais 
Processamento Estrutura Propriedades Desempenho 
Inter-relacionamento linear dos componentes da engenharia e ciência dos materiais. 
Introdução aos materiais 
Resposta do material à 
um estímulo externo 
Conjuntos de 
técnicas utilizados 
para a obtenção do 
material 
Peculiaridade do 
material em 
termos do tipo e 
da intensidade 
da resposta a um 
estímulo 
Arranjo dos componentes 
internos da matéria 
Objetivos 
 Desenvolvimento de materiais existentes visando 
novas aplicações ou melhorias no desempenho; 
 Desenvolvimento de novos para aplicações 
conhecidas; 
 Desenvolvimento de novos materiais para novas 
aplicações. 
 
 
 
 
 
 
 
Classificação dos materiais 
De acordo com a 
Estrutura atômica 
e Ligações química 
• Metais 
• Cerâmicas 
• Polímeros 
• Compósitos 
De acordo com a 
Aplicação 
• Semicondutores 
• Biomateriais 
 Materiais Metálicos 
1. Ferrosos 
• Aço baixo, médio e alto teor de carbono 
• Aço inox 
2. Ferros 
• Ferro cinzento, nodular e branco 
3. Não Ferrosos 
• Ligas básicas 
• Metais refratários 
• Superligas 
 
 
 
Classificação dos materiais 
 Materiais Metálicos 
 Substâncias inorgânicas compostas por um ou mais 
elementos metálicos, podendo conter também 
elementos não metálicos. 
 
Materiais Ferrosos 
 
 
 
 Aços (0,008 a 2,14 %C) Ferro Fundido (2,14 a 4,5 %C) 
Classificação dos materiais 
 Materiais Não Ferrosos 
 
 Alumínio e suas ligas (elementos da 
liga: Si, Cu, Zn, Mn, Mg) 
 
 
 Cobre e suas ligas 
• Bronze (CuSn – 2 a 11%Sn) 
• Latão (CuZn – 3 a 45%ZnN ) 
• Cuproníquel (CuNi) 
 
 
 
Classificação dos materiais 
 Materiais Cerâmicos 
 Materiais inorgânicos com elementos metálicos e não-
metálicos. Podem ser cristalinos, não-cristalinos ou uma 
mistura de ambos. 
 
 Podem ser classificados em: 
• Produtos argilosos 
• Vidros 
• Refratários 
• Cimentos 
• Abrasivos 
• Cerâmicas avançadas 
 
 
Classificação dos materiais 
 Materiais Poliméricos 
 Compostos orgânicos constituídos de cadeias 
moleculares de longa extensão, as quais tem a sua 
química baseada no carbono, hidrogênio e outros 
elementos não-metálicos. 
 
 
 
 
 
Classificação dos materiais 
 Podem ser classificados de acordo com: 
 Quanto a ocorrência 
 Quanto a natureza da cadeia 
 Quanto a estrutura da cadeia 
 Quanto ao comportamento mecânico 
 Quanto as característica de fusibilidade 
 
 
 
 
 
 
Classificação dos materiais 
Características Gerais 
 Materiais Compósitos 
 Consiste na junção de dois ou mais materiais com o 
objetivo de produzir um novo material. Em sua grande 
maioria são compostos apenas de duas fases: a matriz 
e a fase dispersa. 
 
 Podem ser classificados em: 
 Compósito reforçado com fibra (reforço fibroso) 
 Compósito reforçado com partículas (cargas particuladas) 
 
 
 
Classificação dos materiais 
Classificação dos materiais 
 Materiais Semicondutores 
 Materiais nos quais as bandas de valências encontram-
se totalmente preenchidas e as bandas de condução 
vazias. Apresentam propriedades elétricas 
intermediárias entre as apresentadas pelos materiais 
condutores e os isolantes. 
 
 
 
Classificação dos materiais 
 Biomateriais 
 Componentes implantados de forma transitória ou 
ou permanente no corpo humano. 
 Não devem produzir substâncias 
tóxicas e devem obrigatoriamente 
ser compatíveis como corpo humano. 
 
 
 
 
 
Classificação dos materiais 
 Como selecionar o “melhor” material para um 
determinado fim? 
 
 
Projeto: Fabricar um copo 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os materiais na engenharia 
Materiais 
Disponíveis 
• Papel 
• Madeira 
• Metal 
• Vidro 
• Cerâmica 
• Plástico 
Fatores 
Influenciadores 
• Finalidade do 
produto 
• Custo 
• Durabilidade 
• Aparência 
• Mercado 
fornecedor/consu
midor disponível 
 Considerações sobre as necessidades dos materiais 
modernos 
 Alto desempenho 
 Baixo peso e alta resistência 
 Resistência à altas temperaturas 
 Baixo impacto ambiental e de fácil reciclagem “Ecológica e economicamente, aquilo que não se 
modifica e evolui, morre”. (Michael Silverstein). 
 
 
 
Os materiais na engenharia 
 
 
 
 
 
Os materiais na engenharia 
Anos 
30 
Anos 
80 2013 
 
 
 
 
Evolução dos materiais automotivos 
Participação dos materiais 
no peso dos automóveis 
(BNDES, 2000). 
Aços 
60% 
Ferro 
15% 
Plásticos 
5% 
Não Ferrosos 
5% 
Borrachas 
4% 
Vidros 
2% Outros 
materiais e 
Fluidos 
9% 
1977 
Aços 
55% 
Ferro 
11% 
Plásticos 
8% 
Não Ferrosos 
10% 
Borrachas 
4% 
Vidros 
3% Outros 
materiais e 
Fluidos 
9% 
1999 
 
 
 
Evolução dos materiais automotivos 
 Termoplásticos e suas aplicações 
 
 
 
Evolução dos materiais automotivos