AULA CIÊNCIA DOS MATERIAIS

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30/07/14
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Aula 1
ricardolannercardoso@hotmail.com
Bibliografia:
*Caderno Universitário 053
*Ciência e Engenharia dos Materiais (William D. Callister) (tem no formato pdf)
*Materiais de Engenharia – Microestruturas e Propriedades (Ângelo Fernando Padilha)
*Tecnologia Mecânica (Vicente Chiaverini)
CRONOGRAMA
13/08 – estruturas cristalinas
20/08 – solidificação dos materiais
27/08 – ensaios e propriedades
03/09 – dureza
10/09 – exercícios
17/09 – tempo para trabalho em grupo
24/09 – lista de exercícios para entregar (1,0 ponto na G1)
01/10 – G1
08/10 – revisão da prova
22/10 – trabalho sobre polímeros (1,0 ponto na G2) [1 questão sobre polímero na prova]
29/10 – diagramas de fase
05/11 – diagrama Fe – C
12/11 – tratamentos térmicos
19/11 – exercícios 
26/11 e 03/12 – apresentação dos trabalhos (3,0 pontos na G2)
10/12 – G2 (6,0 pontos)
17/12 - substitutiva
Datas:G1 10% trabalho, 90% Prova.
G2 10% trabalho, 30% trabalho, 60% prova.
G1 01-10-14
G2 10-12-14
S 17-12-14
*A partir da 3ª semana começarão as matérias importantes.
A história dos metais
“A capacidade de lidar com materiais determina o grau de evolução de uma sociedade.”
IDADE DA PEDRA LASCADA – 12.000 anos
IDADE DA PEDRA POLIDA – 7.000 anos
IDADE DO BRONZE – 5.000 anos
IDADE DO FERRO – 3.000 anos (maior salto da humanidade)
Arado, Ferro, Bronze, Madeira, Couro, Algodão
FERRO FUNDIDO__AÇO
*existem diversas divisões/tipos de ferrros (uns com mais e outros com menos Carbono na composição, por exemplo).
*IDADE DOS MATERIAIS – era atual
YOUTUBE – Levitação Quântica (supercondutores) 
https://www.youtube.com/watch?v=BHW1YdGY-00
*Condutor Y-Ba-Cu-O + Nitrogênio Líquido (-196°C ou 77K) = Supercondutores. O processo de transformação de um Condutor Y-Ba-Cu-O em Supercondutor chama-se “Resfriamento a Campo Zero”.
*Efeito Meissner: https://www.youtube.com/watch?v=JOLFXkeC8L4 – Fenômeno físico descoberto em 1933 pelos físicos alemães Walther Meissner e Robert Ochsenfeld que ocorre quando um campo magnético é expulso de um supercondutor. Este efeito surge em supercondutores quando estes são resfriados abaixo de sua temperatura crítica fazendo com que o material possua as propriedades supercondutoras.
*Levitação e Suspensão Magnética: Ocorre quando um ímã e um supercondutor se atraem e se repelem ao mesmo tempo.
*Aprisionamento das Linhas de Fluxo Magnético: Quando o campo magnético de um ímã atravessa o supercondutor.
-32°C = 0°F-273,...°C
-272°C
-140°C
-129°C
-128°C
0K = 
 Com essa temperatura chegando em 0°C, muda-se o grau de magnetismo e os carros, por exemplo, não precisarão de rodas.
A importância da escolha do material correto durante um projeto
-Características Físicas
-Características Construtivas
-Características Estéticas
-Disponibilidade e Custos (relação entre disponibilidade e custo é inversamente proporcional)
-Durabilidade
-Capacidade de Reciclagem
*maior condutor elétrico – 1º ouro, 2º cobre, 3º alumínio
*metais (principalmente ferro e alumínio) e vidro possuem alta capacidade de reciclagem.
Classificação dos Materiais
Materiais sólidos têm sido agrupados em três grupos básicos:
METAIS
CERÂMICAS
POLÍMEROS
Em adição, existem dois outros grupos de importantes materiais de engenharia:
COMPÓSITOS (mdf/mdp/osb...) - http://www.almaco.org.br/compositos.cfm. Concreto Armado, Pneu e Fibra de Vidro são alguns exemplos de compósitos.
1 - Compósito em MDF
2 - Compósito MDP
3 - Compósito OSB
 
http://www.significados.com.br/mdf/
http://www.bravomoveis.com.br/institucional/mdp.html
http://www.metalica.com.br/osb-paineis-de-madeira-para-fechamento-de-paredes
http://www.liderinteriores.com.br/blog/2012/08/mdf-e-mdp-qual-e-a-diferenca/
https://br.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080915191458AAJlkTK
http://www.youtube.com/watch?v=7AJulvj9Slk
http://www.youtube.com/watch?v=TFKV-nHozZk
http://www.youtube.com/watch?v=BEb__JCrA2k
http://www.youtube.com/watch?v=H3D-8zkuu4Y
http://www.youtube.com/watch?v=GkSiwzJNaBg
SEMICONDUTORES (pn/ pnp/ npn ....) - http://www.sabereletrico.com/leituraartigos.asp?valor=36
http://www.youtube.com/watch?v=YsdPjY58Go8
*Obs: sempre que um material for um bom condutor de calor, ele também será um bom condutor de eletricidade.
*BAIXA MASSA + ALTA RIGIDEZ + BAIXO ATRITO = EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
*Polímero: http://www.videos.uevora.pt/oquesaopolimeros.pdf
*Polímero: http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero
Custo por Kg de Alguns Produtos Acabados
	PRODUTO
	CUSTO (U.S. $)
	Casa
	1
	Navios
	5
	Automóveis
	10
	Bicicletas
	15 – 25
	Eletrodomésticos
	40 – 1.000
	Calçados
	15 – 60
	Aviões
	1.000
	Satélites
	15.000
Propriedades dos Materiais
DUREZA - propriedade característica de um material sólido, que expressa sua resistência a deformações permanentes e está inversamente relacionada com a força de ligação dos átomos. A dureza pode ser avaliada a partir da capacidade de um material "riscar" o outro (escala de Mohs, tabela arbitrada de 1 a 10, utilizada para avaliar minerais). Outra maneira de avaliar a dureza é a capacidade de um material penetrar o outro (ensaio de penetração, utilizado na engenharia e na metalurgia). http://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza
TENACIDADE (charpy) - impacto necessário para levar um material à ruptura. Tenacidade é uma medida de quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar. Os materiais cerâmicos, por exemplo, têm uma baixa tenacidade. http://pt.wikipedia.org/wiki/Tenacidade
MALEABILIDADE - Propriedade que permite a conformação de uma liga metálica por deformação. Um material maleável é facilmente dobrado, laminado, forjado e conformado. http://cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/518-maleabilidade
DUTILIDADE - A ductilidade é a propriedade que representa o grau de deformação que um material suporta até o momento de sua fratura. Materiais que suportam pouca ou nenhuma deformação no processo de ensaio de tração são considerados materiais frágeis. Um material dúctil é aquele que se deforma sob tensão cisalhante. Ouro,1 cobre e alumínio são metais muito dúcteis. O oposto de dúctil é frágil, quando o material se rompe sem sofrer grande deformação. http://pt.wikipedia.org/wiki/Ductilidade
MASSA ESPECÍFICA (Kg/m³) - http://www.brasilescola.com/fisica/massa-especifica.htm
CONDUTIVIDADE TÉRMICA - A condutividade térmica quantifica a habilidade dos materiais de conduzir energia térmica, ou seja, de proporcionar calor. Estruturas feitas com materiais de alta condutividade térmica conduzem energia térmica de forma mais rápida e eficiente que estruturas análogas feitas, contudo de materiais com baixa condutividade térmica. Desta maneira, materiais com alta condutividade térmica são utilizados em dissipadores térmicos e materiais de baixa condutividade térmica são utilizados na confecção de objetos que visam a prover isolamentos térmicos, a exemplo, em cobertores. http://pt.wikipedia.org/wiki/Condutividade_t%C3%A9rmica
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA - Capacidade dos materiais de conduzirem ou transmitirem corrente elétrica. Quanto à condutividade, os materiais podem ser classificados em condutores (os metais são os melhores condutores), semicondutores e isolantes (ou dielétricos). http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/541-condutividade-eletrica
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO - Resistência à tração é indicada pelo ponto máximo de uma curva tensão-deformação e, em geral, indica quando a criação de um pescoço (necking) irá ocorrer. Como é uma propriedade intensiva, o seu valor não depende do tamanho da amostra. É, no entanto, dependente da preparação da amostra e da temperatura de teste e material. http://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_%C3%A0_tra%C3%A7%C3%A3o
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO – é a capacidade que um material possui em resistir à compressão física, queresulta em uma redução em seu volume, ou, como tratadoem resistência dos materiais e engenharia, uma redução de uma de suas dimensões, axial com a atuação da força, e um aumento da seção transversal a este mesmo eixo, quando a deformação da peça nesta direção é permitida, pois deve-se considerar que teoriamente, neste caso, seu volume mantenha-se constante. Um exemplo característico de objeto submetido a esforços de compressão são as colunas dos prédios, que recebem, com a mesma direção de seu eixo, as cargas acima delas. http://pt.wikipedia.org/wiki/Compress%C3%A3o_f%C3%ADsica
MÓDULO DE ELASTICIDADE - É a razão entre a tensão e a deformação na direção da carga aplicada, sendo a máxima tensão que o material suporta sem sofrer deformação permanente. http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/517-modulo-de-elasticidade
ρ H2O = 1.000kg/m³;
 ρ Ferro = 7.800kg/m³; 
ρ Alumínio = 2.800kg/m³
.
EXERCÍCIOS: 
1. Quais características devem ter o material escolhido para os seguintes itens:
a) A lâmina de uma faca. RESPOSTA: dureza, tenacidade...
b) O para-brisa de um automóvel. RESPOSTA: vidro (dureza).
c) Um fio elétrico RESPOSTA: condutividade, ductilidade.
d) Uma palheta de turbina de avião. RESPOSTA: alto ponto de fusão...
e) O assento de uma cadeira. RESPOSTA: baixa condutividade térmica.
*METAL = não-translucência. Para saber se um objeto é alumínio ou plástico, por exemplo, olhe o mesmo contra a luz.
2. Compare os três principais grupos de materiais (metais, polímeros e cerâmicas) quanto às seguintes propriedades:
	
	Metal
	Polímero
	Cerâmica
	PONTO DE FUSÃO
	2º
	3º
	1º
	DUREZA
	2º
	3º
	1º
	MALEABILIDADE
	1º
	2º
	3º
	MASSA ESPECÍFICA
	1º
	3º
	2º
	RESISTIVIDADE ELÉTRICA
	3º
	2º
	1º
*RESISTIVIDADE= oposto de condutividade
Próxima aula: átomo, cristais, grão.
06/08
“O COMPORTAMENTO DE UM MATERIAL PODE SER PREVISTO A PARTIR DA ANÁLISE A NÍVEIS SUBATÔMICO, ATÔMICO E MICROSCÓPICO.”
O ÁTOMO
A constituição da matéria desperta curiosidade do homem há milhares de anos. As primeiras reflexões sistemáticas que se tem notícia sobre esse tema remontam à época dos antigos filósofos gregos. O primeiro defensor da teoria atômica foi Demócrito (520-440 a.C.).
John Dalton, 1805 – elaborou a seguinte teoria atômica:
*A matéria é constituída de pequenas partículas chamadas átomos.
*O átomo é indivisível (sqn) e sua massa e seu tamanho são característicos para cada elemento químico.
*Os compostos são formados por átomos de diferentes elementos químicos.
Thomson, 1897 – 
 Thomson foi capaz de provar que as partículas responsáveis pelo ponto luminoso na tela tinham carga negativa. Também afirmou que essas partículas estavam presentes em todas as formas de matéria e eram mais de 1000 vezes mais leves que o átomo mais leve conhecido, o hidrogênio.
Rutherford, 1908 – realizou uma famosa experiência, na qual bombardeou com partículas uma folha de ouro.
	Verificou que a grande maioria das partículas atravessava a folha sem se desviar. Concluiu com base nessas observações que os átomos eram estruturas praticamente vazias, e não esferas maciças.
	Isso convenceu Rutherford de que o átomo deveria ser um sistema semelhante ao solar.
*O átomo é uma “coisa” totalmente vazia.
Niels Bohr, 1912 – baseando-se nos estudos feitos em relação ao espectro do átomo de hidrogênio e na teoria proposta em 1900 por Planck (Teoria Quântica), segundo a qual a energia não é emitida em forma contínua, mas em blocos, propôs os seguintes postulados. 
Os elétrons nos átomos descrevem sempre órbitas circulares ao redor do núcleo, chamadas de camadas ou níveis de energia.
Cada um desses níveis possui um valor determinado de energia (estados estacionários).
Os elétrons só podem ocupar os níveis que tenham uma determinada quantidade de energia.
Os elétrons podem saltar de um nível para outro mais externo, desde que absorvam uma quantidade de energia.
Ao voltar ao nível mais interno, o elétron emite um quantum de energia na forma de luz (fóton).
Cada órbita é designada por letras: 
K= 2 elétrons
 L= 8 elétrons
 M= 18 elétrons
 N=32 elétrons 
O= 32 elétrons 
P=18 elétrons 
Q=8 elétrons
Cada nível é chamado de (n) Número Quântico principal e pode ser dividido em até 4 sub níveis, número quântico secundário.
s= 2 elétrons
p= 6 elétrons
d= 10 elétrons
f= 14 elétrons
k
1s²
2s²
2p 6
3s²
3p6
4s1
ATIVIDADE SEMIPRESENCIAL
-Entregar até 20/08
ESCREVER UM PARÁGRAFO RESPONDENDO A PERGUNTA:
POR QUE SÃO POSSÍVEIS MATERIAIS POLIMÉRICOS E CERÂMICOS TRANSPARENTES A LUZ ENQUANTO QUE ESTA POSSIBILIDADE NÃO EXISTE PARA OS METAIS?
-formação cristalina
-cristais de metais
-procurar também por cristais
-não é possível fazer metais transparentes, nem cristais metálicos.
[.......................]
*veremos que os metais se organizam em cristais de forma cúbica.
*cubo de corpo centrado; cubo de face centrada; etc
*capacidade de se deformar plástica e elasticamente; massa molecular; gráfico de tensão por deformação; deformação elástica; deformação plástica; 
ELETRONEGATIVIDADE
-tendência de receber elétrons para completar a última camada.
ELETROPOSITIVIDADE
-tendência de perder elétrons (especialmente metais).
ELETROPOSITIVO + ELETRONEGATIVO= LIGAÇÃO IÔNICA 
ELETRONEGATIVO + ELETRONEGATIVO= LIGAÇÃO COVALENTE (compartilhamento de elétrons)
ELETROPOSITIVO + ELETROPOSITIVO= LIGAÇÃO METÁLICA (depende de muitos átomos; elétrons movimentam-se de forma aleatória)
Num sólido, os átomos estão dispostos de maneira variada, mas sempre muito próximos.
Enquanto certos corpos apresentam os elétrons bem presos aos átomos, em outros, algumas dessas partículas permanecem com certa liberdade de se movimentarem pelo cristal. 
Nos corpos condutores, muitos dos elétrons se movem de forma desordenada e em todas as direções. Justamente por ser caótico, esse movimento não resulta em deslocamento de carga. 
O ESTADO METÁLICO
A definição mais simples e usual de metal é a que considera esse elemento “uma substância química elementar opaca, lustrosa, boa condutora do calor e da eletricidade e boa refletora da luz, quando convenientemente polida”. (*como pode ser opaco e bom refletor de luz? – questão de polimento) 
Os metais na sua maioria, também se caracterizam pela boa ductilidade e maleabilidade. 
Os característicos de maleabilidade, opacidade e condutibilidade elétrica são resultantes da ligação metálica, a qual permite uma definição mais científica: “elemento que prontamente perde elétrons de modo a criar ligação metálica e resultar condutibilidade elétrica”.
13/08/14
Cronograma
Estruturas Cristalinas
Prótons/Nêutrons/Elétrons=
=Átomo
=CRISTAIS
Grãos
*Para saber as estruturas cristalinas é preciso saber o raio atômico, e os formatos (Cúbico, CCC e CFC).
CCC= Cubo de corpo centrado.
Os metais ao se solidificarem centralizam, ou seja, os seus átomos que no estado líquido estavam se movimentando e distribuídos de forma aleatória, localizam-se em posições relativamente definidas e ordenadas que se repetem em três dimensões, formando uma figura geométrica regular que é o cristal 
Cada cristal constituído por apenas um determinado grupo de átomos é chamado de “célula unitária”. 
D²=a² + a²
D²= 2.a²
D=(raiz)2.a²
D=a(raiz)2 [o triângulo de baixo)
(4R)²= a² + (a[raiz]2)²
(4R)²= a² + 2.a²
4R = (raiz)3.a²
4R=a(raiz)3
a=4R/(raiz)3
(4R)²= a²+ a²
4R=(raiz) 2.a²
4R=a(raiz)2
a= 4R/(raiz)2
a=4,95 x 10(elevado)-10n NOTAÇÃO CIENTÍFICA
EXERCÍCIOS
1) Calcular a dimensão da aresta de uma célula unitária de ferro, sabendo que o raio atômico é de 1,24 x 10(elevado)-10m e seu reticulado cristalino se apresenta na forma cúbica de corpo centrado. 
a=4r(raiz)3
a=4 . 1,24x10(E)-10/(raiz)3
a=2,86x10(E-10)m
2) Mesmo exercício anterior porém com o material níquel (Ni), o raio atômico a,24x10(E)-10m
CFC
a=4R/(raiz)2
a=4 . 1,24x10(E)-10/(raiz)2
a=3,51x10(E)-10
3) Calcular o volume para Fe e Ni 
V(ferro)= a³(ferro)
V(níquel)=a³(níquel)
CÚBICA = 1CCC = 2
CFC = 4
ῤ - Massa Específica Teórica
Conhecendo-se a dimensão da aresta de uma célula unitária de um cristal que se encontra na forma cúbica, podemos definir facilmente o volume do cristal.
A massa atômica informada nas tabelas periódicas informa a massa de 1 mol de átomos do elemento. Exemplo: 6,022x10(E)23 átomos de ferro tem massa igual a 55,85g ou 5,585x10(E)-2kg.
Desta forma, se dividirmos a massa atômica for 6,022x10(E)23, sabemos a massa individual de um átomo.
O reticulado cristalino nos diz como os átomos se posicionam no cristal, dessa forma podemos determinar a quantidade de átomos que compõem uma célula unitária.
A massa específica teórica é determinada pela divisão da massa dos átomos que compõem o cristal pelo volume da célula unitária.
4) Calcular a massa específica teórica do alumínio.
CFC
Massa atômica 2,698x10(E)-2kg/vol
Raio Atômico 1,43x10(E)-10m
5) Molibdênio – Mo
CCC
A= 9,594x 10(E)-2kg/mol
Raio Atômico = 1,36x10(E)-10m
ῤ= 10284kg/mol
6) Níquel – Ni
CFC
A= 5,869 x 10(E)-2kg/mol
Raio Atômico = 1,24X10(E)-10m
ῤ=9036kg/mol
Entrega:
TRABALHO ESCRITO
APRESENTAÇÃO EM POWER POINT
Apresentação de no mínimo 30 min.
Conteúdo mínimo:
O QUE É
OBTENÇÃO
APLICAÇÕES 
-produtos (trem bala de Tóquio)
-produção
-consumo
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
BIBLIOGRAFIA
Solidificação dos Materiais
.....Solidificação dos materiais e polímeros não se encontram neste arquivo e são conteúdos importantes de Ciência dos Materiais (solidificação = G1 Polímeros = G2)b
28/08
ENSAIOS
*FLEXÃO
*FLUÊNCIA
*FADIGA
*TENACIDADE
*TRAÇÃO
*DUREZA
FLEXÃO: para materiais frágeis, a determinação das propriedades mecânicas por meio de ensaio de tração é muito difícil experimentalmente.
Neste caso o ensaio mais utilizado é o ensaio de flexão.
FLUÊNCIA: quando um corpo de prova é submetido a um carregamento constante a alta temperatura ele deforma-se plasticamente em centenas ou milhares de horas, mesmo que a carga seja menor que seu limite de escoamento.
A fluência torna-se um fenômeno importante entre as temperaturas:
0,4 Tf e TP
(Tf = Temperatura de fusão)
FADIGA: ocorre quando o material é submetido a carregamento cíclico. 
Materiais submetidos a cargas repetidas ou flutuantes podem romper com uma carga muito inferior ao limite de ruptura.
TENACIDADE (ou impacto): os resultados como a energia absorvida no processo de fratura do corpo de prova.
A energia absorvida varia muito com a temperatura do ensaio.
TRAÇÃO: 
03/08
DUREZA
CONCEITOS:
*Mineralogia – corresponde a resistência ao risco de um material em relação a outro.
*Mecânica – resistência a penetração de um material duro em outro menos duro.
*Metalurgia – resistência a deformação plástica permanente.
Os ensaios de dureza podem ser em três tipos:
-Por risco
-Por penetração
-Por choque
*Por risco:
DIAMANTE 10
SAFIRA 9
TOPÁZIO 8
QUARTZO 7
ORTOCÁSIO 6
APATITA 5
FLUORITA 4
CALCITA 3
GIPSITA 2
TALCO 1
(consegue determinar dureza pelo retorno elástico)
*Por penetração
-Método Brinell
(equação da calota esférica)
(ensaia qualquer dureza de material)
27/09/2014 – ESTUDO P/ PROVA G1
1 – Sobre a matéria:
ELETRONEGATIVIDADE - tendência de receber elétrons para completar a última camada.
ELETROPOSITIVIDADE - tendência de perder elétrons (especialmente metais).
ELETROPOSITIVO + ELETRONEGATIVO (metal + ametal)= LIGAÇÃO IÔNICA 
ELETRONEGATIVO + ELETRONEGATIVO (ametal + ametal)= LIGAÇÃO COVALENTE (compartilhamento de elétrons); F O N Cl Br I S C P H (ametais).
ELETROPOSITIVO + ELETROPOSITIVO= LIGAÇÃO METÁLICA (depende de muitos átomos; elétrons movimentam-se de forma aleatória)
2. Estrutura Cristalina
3. A massa teórica e as características dos metais
MASSA TEÓRICA: 
DUREZA - *Mineralogia – corresponde a resistência ao risco de um material em relação a outro.
*Mecânica – resistência a penetração de um material duro em outro menos duro.
*Metalurgia – resistência a deformação plástica permanente.
Os ensaios de dureza podem ser em três tipos:
-Por risco
-Por penetração
-Por choque
TENACIDADE (charpy) - impacto necessário para levar um material à ruptura. Tenacidade é uma medida de quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar. Os materiais cerâmicos, por exemplo, têm uma baixa tenacidade. http://pt.wikipedia.org/wiki/Tenacidade
MALEABILIDADE - Propriedade que permite a conformação de uma liga metálica por deformação. Um material maleável é facilmente dobrado, laminado, forjado e conformado. http://cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/518-maleabilidade
DUTILIDADE - A ductilidade é a propriedade que representa o grau de deformação que um material suporta até o momento de sua fratura. Materiais que suportam pouca ou nenhuma deformação no processo de ensaio de tração são considerados materiais frágeis. Um material dúctil é aquele que se deforma sob tensão cisalhante. Ouro,1 cobre e alumínio são metais muito dúcteis. O oposto de dúctil é frágil, quando o material se rompe sem sofrer grande deformação. http://pt.wikipedia.org/wiki/Ductilidade
CONDUTIVIDADE TÉRMICA - A condutividade térmica quantifica a habilidade dos materiais de conduzir energia térmica, ou seja, de proporcionar calor. Estruturas feitas com materiais de alta condutividade térmica conduzem energia térmica de forma mais rápida e eficiente que estruturas análogas feitas, contudo de materiais com baixa condutividade térmica. Desta maneira, materiais com alta condutividade térmica são utilizados em dissipadores térmicos e materiais de baixa condutividade térmica são utilizados na confecção de objetos que visam a prover isolamentos térmicos, a exemplo, em cobertores. http://pt.wikipedia.org/wiki/Condutividade_t%C3%A9rmica
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA - Capacidade dos materiais de conduzirem ou transmitirem corrente elétrica. Quanto à condutividade, os materiais podem ser classificados em condutores (os metais são os melhores condutores), semicondutores e isolantes (ou dielétricos). http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/541-condutividade-eletrica
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO - Resistência à tração é indicada pelo ponto máximo de uma curva tensão-deformação e, em geral, indica quando a criação de um pescoço (necking) irá ocorrer. Como é uma propriedade intensiva, o seu valor não depende do tamanho da amostra. É, no entanto, dependente da preparação da amostra e da temperatura de teste e material. http://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_%C3%A0_tra%C3%A7%C3%A3o
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO – é a capacidade que um material possui em resistir à compressão física, queresulta em uma redução em seu volume, ou, como tratado em resistência dos materiais e engenharia, uma redução de uma de suas dimensões, axial com a atuação da força, e um aumento da seção transversal a este mesmo eixo, quando a deformação da peça nesta direção é permitida, pois deve-se considerar que teoriamente, neste caso, seu volume mantenha-se constante. Um exemplo característico de objeto submetido a esforços de compressão são as colunas dos prédios, que recebem, com a mesma direção de seu eixo, as cargas acima delas. http://pt.wikipedia.org/wiki/Compress%C3%A3o_f%C3%ADsica
MÓDULO DE ELASTICIDADE - É a razão entre a tensão e a deformação na direção da carga aplicada, sendo a máxima tensão que o material suporta sem sofrer deformação permanente. http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/517-modulo-de-elasticidade
4. Ensaios
“Os ensaios servem para dizer se o material suporta o esforço que vai receber”.
FLEXÃO: para materiais frágeis, a determinação das propriedades mecânicas por meio de ensaio de tração é muito difícil experimentalmente. Neste caso o ensaio mais utilizado é o ensaio de flexão. 
FLUÊNCIA: quando um corpo de prova é submetido a um carregamento constante a alta temperatura ele deforma-se plasticamente em centenas ou milhares de horas, mesmo que a carga seja menor que seu limite de escoamento.
A fluênciatorna-se um fenômeno importante entre as temperaturas:
0,4 Tf e TP
(Tf = Temperatura de fusão)
FADIGA: ocorre quando o material é submetido a carregamento cíclico. 
Materiais submetidos a cargas repetidas ou flutuantes podem romper com uma carga muito inferior ao limite de ruptura.
TENACIDADE (ou impacto): os resultados como a energia absorvida no processo de fratura do corpo de prova.
A energia absorvida varia muito com a temperatura do ensaio.
TRAÇÃO: Em um ensaio de tração, um corpo de prova ou provete é submetido a um esforço que tende a alongá-lo ou esticá-lo até à ruptura. Em um ensaio de tração, obtém-se o gráfico tensão-deformação, na qual é possível analisar o comportamento do material ao longo do ensaio. Do início do ensaio, até a ruptura, os materiais geralmente passam pelas etapas da DEFORMAÇÃO ELÁSTICA (temporária) e da DEFORMAÇÃO PLÁSTICA (deformação permanente). A lei de Hooke ou o Módulo de Young é o responsável pela formação do resoltado gráfico e é obtido coeficiente angular do gráfico tensão-deformação. 
DUREZA
CONCEITOS:
*Mineralogia – corresponde a resistência ao risco de um material em relação a outro.
*Mecânica – resistência a penetração de um material duro em outro menos duro.
*Metalurgia – resistência a deformação plástica permanente.
Os ensaios de dureza podem ser em três tipos:
-Por risco
-Por penetração
-Por choque
5. Solidificação dos metais
29/10
Um diagrama de fase em físico-química, engenharia, mineralogia e ciência dos materiais é um tipo de gráfico que mostra as condições de equilíbrio entre as fases termodinamicamente distintas. Em matemática e em física, um diagrama de fase também tem significados alternativos, como um sinônimo de espaço fásico. No sentido de tratar de estados da matéria, em especial em engenharia química, um diagrama de fase é também chamado de carta termodinâmica.
Visão geral
Componentes comuns de um diagrama de fase são linhas de equilíbrio ou contornos de fase, os quais referem-se a linhas que marcam condições sob as quais múltiplas fases podem coexistir e equilíbrio. Transições de fase ocorrem ao longo de linhas de equilíbrio.
Pontos triplos são pontos em diagramas de fase onde linhas de equilíbrio intersectam-se. Pontos triplos marcam condições nas quais três fases diferentes podem coexistir. Por exemplo, o diagrama de fase da água possui um ponto triplo correspondendo à única temperatura e pressão na qual água sólida, líquida e gasosa (vapor) podem existir em um equilíbrio estável.
O solidus é a temperatura abaixo da qual a substância é estável no estado sólido. O liquidus é a temperatura acima da qual a substância é estável num estado líquido. Pode haver um hiato entre o solidus e liquidus; no intervalo, a substância consiste de uma mistura de cristais e líquidos (como uma "pasta").
Tipos de diagramas de fase
Diagramas de fase 2D
Os mais simples diagramas de fase são diagramas pressão-temperatura de uma única substância, tais como água. Os eixos correspondem a pressão e temperatura. O diagrama de fase mostra, em espaço pressão-temperatura, as linhas de equilíbrio ou contornos de fase entre as três fases de sólido, líquido e gás.
As curvas sobre o diagrama de fase mostram os pontos onde a energia livre (e outras propriedades derivadas) torna-se não-analítica: seus derivados, com relação às coordenadas (temperatura e pressão, neste exemplo) mudam descontinuamente (abruptamente). Por exemplo, a capacidade térmica de um recipiente cheio de gelo vai mudar abruptamente com o recipiente sendo aquecido após o ponto de fusão.
Os espaços abertos, onde a energia livre é analítica, correspondem a regiões de fase única. Regiões monofásicas são separadas por linhas não analíticas, onde transições de fase ocorrem, que são chamados contornos ou limites de fase.
No diagrama à esquerda, o contorno de fase entre líquido e gás não continua indefinidamente. Em vez disso, ele termina em um ponto no diagrama de fase chamado ponto crítico. Isto reflete o fato que, a extremamente altas temperaturas e pressões, as fases líquidas e gasosas tornam-se indistinguíveis 2, no que é conhecido como um fluido supercrítico. Na água, o ponto crítico corresponde a aproximadamente Tc=647.096 K (1164.773 °R), pc=22.064 MPa (3,200.1 psi) e ρc=356 kg/m³.3
A existência do ponto crítico gás-líquido revela uma ligeira ambiguidade na classificação das regiões de fase única. Quando vai-se da fase líquida para a gasosa, geralmente cruza-se a fronteira de fase, mas é possível escolher um caminho que não cruze a fronteira, indo para a direita do ponto crítico. Assim, as fases líquida e gasosa podem se transformar continuamente uma na outra. A este fato se dá o nome de continuidade de estados e o principio que o reconhece é o princípio da continuidade de estados.
O contorno de fase líquido-sólido no diagrama de fase da maioria das substâncias tem um coeficiente angular positivo; quanto maior a pressão sobre uma determinada substância, o aproximar das moléculas da substância as coloca interpostas uma das outras, o que aumenta o efeito das forças intermoleculares da substância. Assim, a substância requer uma temperatura mais elevada para as suas moléculas terem energia suficiente para quebrar o padrão fixo da fase sólida e entrar na fase líquida. Um conceito similar aplica-se a mudanças de fase gás-líquido. 4 Água, por causa de suas propriedades particulares, é uma das várias exceções à regra.
Outras propriedades termodinâmicas
Além disso, apenas a temperatura ou pressão, outras propriedades termodinâmicas podem ser representadas graficamente em diagramas de fase. Exemplos de tais propriedades termodinâmicas incluem volume específico, entalpia específica, ou entropia específica. Por exemplo, gráficos de componente único de temperatura vs. entropia específica (T vs. s) para água/vapor ou para um refrigerante são normalmente uados para ilustrar ciclos termodinâmicos tais como um ciclo de Carnot, ciclo Rankine, ou ciclo de refrigeração por compressão. Em um gráfico bidimensional,
duas das grandezas termodinâmicas podem ser mostrados nos eixos horizontal e vertical. Grandezas termodinâmicas adicionais podem cada ser ilustradas em incrementos de uma série de linhas - em curva, reta, ou uma combinação de curvas e retas. Cada uma dessas iso-linhas representa a grandeza termodinâmica de um certo valor constante.
Diagramas de fase 3D
É possível vislumbrar gráficos tridimensionais (3D) mostrando três grandezas termodinâmicas.5 6 7 Por exemplo, para um único componente, um sistema de coordenadas cartesianas de gráfico tipo 3D pode mostrar a temperatura (T) em um eixo, a pressão (P) em um segundo eixo, e o volume específico (v) em um terço. Um tal gráfico 3D é às vezes chamado de diagrama P-v-T, ou comumente, PVT. As condições de equilíbrio seriam mostrado como uma superfície curva em 3D com áreas de coexistência de fases sólido, líquido e vapor e as áreas onde sólido e líquido, sólido e vapor ou líquido e vapor encontram-se equilíbrio. Uma linha na superfície chamada uma linha tripla é onde sólido, líquido e vapor podem todos coexistir em equilíbrio. O ponto crítico continua a ser um ponto sobre a superfície, mesmo em um diagrama de fases em 3D.
Uma projeção ortogonal do gráfico P-v-T 3D mostrando pressão e temperatura como os eixos vertical e horizontal efetivamente colapsa a imagem 3D em um diagrama 2D de pressão e temperatura. Quando isso acontece, as superfícies apor-sólido, sólido-líquido e líquido-vapor colapsam em três linhas curvas reunidas correspondentes ao ponto triplo, que é a projeção ortogonal colapsada da linha tripla.
Diagramas de fase binários
Outros tipos de diagramas de fase muito mais complexos podem ser construídos, particularmente quando mais que um componente puro está presente, no caso em que concentração torna-se uma variável importante. Diagramas de fase com mais que duas dimensões mostram o efeito de mais duas variáveis na fase de uma substância.Diagramas de fase podem usar outras variáveis em adição para ou no lugar de temperatura, pressão e composição, por exemplo a força de um campo elétrico ou magnético aplicado e podem também envolver substâncias que tomem mais que somente três estados da matéria.
Um tipo de diagrama de fase traça temperatura contra as concentrações relativas de duas substâncias em uma mistura binária chamada um diagrama de fase binário, como mostrado à direita. Tal mistura pode ser tanto uma solução sólida, eutético ou peritético, entre outros. Estes dois tipos de misturas resultam em muitos gráficos diferentes.
Outro tipo de diagrama de fase binário é um diagrama de ponto de ebulição para uma mistura de dois componentes, i. e. compostos químicos.
Para dois componentes voláteis particulares a uma certa pressão tais como a pressão atmosférica, um diagrama de ponto de ebulição mostra que composições vapor (gás) estão em equilíbrio com dadas composições de líquido dependendo da temperatura. Em um diagrama de ponto ebulição binário típico, temperatura é gaficada sobre um eixo vertical e a composição da mistura em um eixo horizontal.
Um diagrama simples como exemplo com componentes hipotéticos 1 e 2 em uma mistura não azeotrópica é mostrada à direita. O fato que existem duas linhas curvas separadas unindo os pontos de ebulição dos componentes puros significa que a composição do vapor não é normalmente a mesma que a composição do vapor do líquido com o qual está em equilíbrio. Ver equilíbrio líquido-vapor para uma discussão completa.
Além dos tipos acima mencionados de diagramas de fase, existem milhares de outras combinações possíveis. Algumas das apresentações principais de diagramas de fase incluem pontos congruentes, onde uma fase sólida se transforma diretamente em um líquido. Há também a peritectóide, um ponto onde duas fases sólidas se combinam em uma fase sólida durante o aquecimento. O inverso disso, quando uma fase sólida se transforma em duas fases sólidas durante o aquecimento, é chamado de eutetóide.
Um diagrama de fases complexas de grande importância tecnológica é o do sistema ferro-carbono de teor de carbono inferior a 7% (ver aço).
O eixo x de tal diagrama representa a concentração variável da mistura. Como as misturas estão normalmente longe de diluir e sua densidade em função da temperatura é normalmente desconhecida, a medida preferida é a concentração em fração molar. Uma medida baseada em volume como a molaridade seria desaconselhável.
Diagramas de fase de cristais
Substâncias polimórficas e poliamórficas têm múltiplas fases cristalinas ou amorfas, as quais podem ser graficadas de uma maneira similar a fases sólidas, líquidas ou gasosas.
Em física de cristal líquido, diagramas de fase são usados no caso de mistura de compostos nematogênicos para distinguir entre a fase líquida isotrópica, a fase líquida nemática.
LINHA SÓLIDUS; LÍQUIDUS; PONTO EUTÉTICO; LIGA EUTÉTICA; SOLVUS
DIAGRAMA FERRO X CARBONETO DE FERRO (cementita Fe3C) (Fe X C)
Hipoeutetóide e Hipereutetóide.
Fe3C = 6,7%C
2,06 (antes disso) AÇOS
Ferrita (or alpha iron) 0,008%
FEERITA: solução sólida, intersticial de carbono no ferro alfa, CCC, com carbono variando de 0,008% (à 0°C) até um máximo de 00,25% C (à 723°C) subsistindo até 910°C.
Caracteriza-se pela baixa resistência mecânica (+- 200 mPa), bom alongamento, boa ductilidade e é um constituinte de baixa dureza.
CEMENTITA: carboneto de ferro Fe3C com 6,7% de carbono. 
É o constituinte mais duro dos aços, riscando o quartzo, mas extremamente frágil.
Seu sistema cristalino é ortorrômbico. 
Austenita Ferro Gama (CFC): microconstituinte que se apresente somente acima de 723°C no diagrama (Fe X C), até a fusão.
É uma fase sólida intersticial de carbono no ferro GAMA (cúbico de faces centrada).
Admite carbono em solução quase 200 vezes mais que ferrita. 
É relativamente não muito dura, apresenta ductilidade.
A maioria das operações mecânicas a quente, bem como os tratamentos são feitos nesta fase.
FERRITA: Fe 0,008%
CEMENTITA: Fe3C
 AUSTENTITA: CFC
PERLITA: mistura mecânica lamelar de ferrita e cementita. É o microconstituinte único para os aços com 0,8% de carbono, originando-se pela decomposição eutetóide da austenita.
	Caracteriza-se pelo melhor microconstituinte dentro do campo dos aços, pois suas propriedades situam-se entre a ferrita e a cementita. 
	+- 750 mPa = Tensão de ruptura
Perlita = ferrita + cementita (0,8%C)
12/11/14
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, torna-lo mais duro, mais mole, mais maleável, etc.
Mais tarde descobriu que a velocidade com que o aço era resfriado e a quantidade de carbono que possuíam influenciavam decisivamente nessas modificações.
Os tratamentos térmicos são feitos em três fases distintas: 
AQUECIMENTO
MANUTENÇÃO DA TEMPERATURA
RESFRIAMENTO
PERLITA
EXISTEM DUAS CLASSES DE TRATAMENTOS TÉRMICOS
Os tratamentos que for simples aquecimento e resfriamento modificam as propriedades do material, tais como:
*Têmpera
*Revenimento
*Recozimento TRATAMENTO TÉRMICO COM O FIM DE ALCANÇAR OS SEGUINTES OBJETIVOS: REMOVER TENSÕES (DEVIDO A TRATAMENTOS MECÂNICOS), DIMINUIR A DUREZA PARA MELHOREAR A UZINABILIDADE DO AÇO, ALTERAR AS PROPRIEDADES MECÂNICAS COMO RESISTÊNCIA DUCTIBILIDADE, ETC, MODIFICAR AS CARACTS ELÉTRICAS E MAGNÉTICAS, AJUSTAR O TAMANHO DO GRÃO REGULARIZAR A TEXTURA BRUTA DE FUSÃO, REMOVER GASES, PRODUZIR UMA MICROESTRUTURA DEFINIDA, ELIMINAR, ENFIM QUALQUER TRATAMENTO TÉRMICO OU MECÂNCIO Q ELE HOUVERA SIDO SUBMETIDO ANTERIORMENTE.
Tratamentos que modificam as propriedades apenas de uma fina camada superficial.
Nestes tratamentos, as peças são aquecidas juntamente com produtos químicos .
*Cementação: ENDURECIMENTO SUPERFICIAL DO AÇO COM BAIXO TEOR DE CARBONO. O PROCESSO OCORRE QUANDO O AÇO É COLOCADO EM CONTATO COM CERTAS SUBSTÂNCIAS CARBONOSAS, DURANTE LONGO TEMPO E COM TEMPERATURA ACIMA DOS 906°C. EXISTEM 3 PROCESSOS DE CEMENTAÇÃO: CEMENTAÇÃO EM CAIXA; GASOSA E LÍQUIDA.
*Nitretação: ENDURECIMENTO SUPERFICIAL OBTIDO PELA AÇÃO DO NITROGÊNIO POR MEIO DE DIFUSÃO.TEMPERATURA NITRETAÇÃO: 500 – 600°C. ESSE PROCESSO PERMITE: OBTENÇÃO DE ALTA DUREZA SUPERFICIAL; ELEVADA RESISTÊNCIA AO DESGASTE; MELHOR RESISTÊNCIA À FADIGA, CORROSÃO E CALOR; PROPICIA MENOR EMPENAMENTO DAS PEÇAS, JÁ QUE É REALIZADO A TEMPs MAIS BAIXAS. NÃO NECESSITA TRATAMENTO TÉRMICO POSTERIOR. EXISTEM 3 PROCESSOS DE NITRETAÇÃO: A GÁS; LÍQUIDA (BANHO DE SAL) E POR PLASMA.
TÊMPERA: é o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem de carbono igual ou superior a 0,4%.
*Martensita 
(têmpera e martensita são associados);
(aumenta a dureza e diminui a tenacidade).
Se a austenita se transforma abaixo de aproximadamente 220°C um novo tipo de transformação de fase é favorecido. A austenita transforma-se em uma fase altamente distorcida, chamada martensita.
A transformação não ocorre por difusão, mas por um cisalhamento. Os grãos de martensita nucleiam e crescem a uma taxa muito alta, próximo à velocidade do som.
Exemplo: 
Diagrama TTT (Tempo, Temperatura, Transformação).
*Para cada índice de carbono haverá um diagrama TTT.
*Corte Cisalhamento: corte sem perda de material. Ex.: guilhotina.
REVENIMENTO
É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir sua fragilidade, isto é, torna-los menos quebradiços.
O revenimento é feito aquecendo-se as peças entre 210 e 230°C (variando confome o percentual de carbono) durante longo período (48 horas, 72 horas, ou mais).
RECOZIMENTO
Tratamento que tem por finalidade reduzir a dureza (contrário da têmpera).
Também utilizado para normalizar materiais com tensões internas resultantes de processos como: forjamento, laminação e trefilação.
CEMENTAÇÃO
Muitas peças necessitam elevada dureza externa para resistirem ao desgaste e, ao mesmo tempo, permanecer “moles” internamente para resistirema vibrações e impactos.
A cementação cria uma fina camada externa com alto teor de carbono.
As peças de aço são aquecidas até a temperatura de austenitização, em atmosfera rica e gás carbônico.
O tempo de exposição ao gás, determina a espessura da camada endurecida.
NITRETAÇÃO (N2)
Tratamento similar à cementação, porém com absorção de nitrogênio pela superfície da peça. 
A temperatura de absorção está entre 500 e 525°C. 
Obtém-se uma fina camada extremamente dura.