MÓDULO III - Propriedades mecânicas dos metais

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MÓDULO 3: Propriedades mecânicas dos metais. Deformação elástica, módulo de 
elasticidade, limite de escoamento, limite de resistência, limite de ruptura, 
alongamento estricção e tenacidade. 
 
Propriedades mecânicas dos metais 
Muitos materiais, quando em serviço, são submetidos a forcas ou cargas. O 
comportamento mecânico do material reflete a correlação entre carga ou força aplicada 
e sua resposta a essa carga aplicada. Importantes propriedades mecânicas são resistência 
mecânica, dureza, ductilidade e rigidez. 
 
Principais propriedades mecânicas: 
 Resistência a tração 
 Elasticidade 
 Ductilidade 
 Fadiga 
 Dureza, Tenacidade, etc. 
 
Para determinar as propriedades utilizam-se corpos de prova padronizados já que por 
razões técnicas e econômicas não é praticável realizar o ensaio na própria peça, que 
seria o ideal. 
Usam-se normas técnicas para o procedimento das medidas e confecção do corpo de 
prova para garantir que os resultados sejam comparáveis. 
Normas técnicas: ASTM (American Society for testing and Materials), ABNT 
(Associação Brasileira de Normas Técnicas), etc. 
 
 
Conceitos de tensão e deformação: 
 F 
Tensão = ------ 
 A 
 
F = carga instantânea aplicada em uma direção perpendicular à seção reta da amostra. 
(Unidades: N, Kgf, lbf, etc.). 
A = Área da seção reta transversal à carga aplicada 
 
 
 ΔL 
Deformação = --------- 
 L0 
 
 
Deformação Elástica 
O grau até onde uma estrutura se deforma depende da magnitude de uma tensão 
imposta. Para muitos metais que são tracionados em relativamente baixos níveis de 
tensão, a tensão e a deformação são proporcionais entre si através de uma correlação: 
 = E. 
 
Esta correlação é conhecida como a lei de Hooke onde  e a tensão que a peça e 
submetida,  é a deformação associada a tensão  e a constante de proporcionalidade E 
é o modulo de elasticidade. O módulo de elasticidade pode ser inicialmente associado à 
facilidade um material ser deformado, ou seja, quanto maior for o valor do módulo de 
elasticidade menos deformável será o material. 
 
O processo de deformação na qual tensão e deformação são proporcionais é chamado 
deformação elástica; um gráfico de tensão (ordenada) versus deformação (abscissa) 
resulta em uma correlação linear. 
 
 
Deformação Plástica 
Quando um material é submetido a uma tensão o mesmo responderá com uma 
deformação, inicialmente o material responde com deformações elásticas (deformações 
temporárias), mas conforme a tensão é aumentada o material passa por um ponto onde 
não responde mais com deformações elásticas. Na medida em que o material é 
deformado além deste ponto, a tensão não é mais proporcional a deformação (a lei de 
Hooke deixa de ser válida) e ocorre deformação permanente, não recuperável, ou 
deformação plástica. 
 
De um ponto de vista atômico, deformação plástica corresponde ao rompimento das 
ligações com os átomos vizinhos e a seguir a formação de novas ligações com os novos 
vizinhos, uma vez que grande numero de átomos ou moléculas movem-se uma em 
relação umas a outras; após a remoção da tensão eles não retornam mais às suas 
posições originais, esse fenômeno e conhecido como escoamento. 
 
 
Propriedades de Tração 
 
Limite de Escoamento – é o nível de tensão no qual a deformação plástica começa, ou 
onde ocorre o fenômeno do escoamento. Para metais que experimentam esta gradual 
transição, o ponto de escoamento pode ser determinado como o desvio inicial a partir da 
linearidade da curva tensão – deformação; isto às vezes é denominado limite 
proporcional. 
 
Limite de resistência à tração – após o escoamento, a tensão necessária para continuar 
a deformação plástica cresce até um máximo e a seguir decresce até uma eventual 
fratura. O limite de resistência a tração é o valor máximo que pode ser atingido na curva 
tensão – deformação. 
 
Limite de ruptura – corresponde à tensão aplicada quando ocorre a fratura. 
 
Ductilidade – é uma medida do grau de deformação plástica que foi sustentada na 
fratura. 
 
Resiliência – é a capacidade que um material tem de absorver energia quando ele é 
deformado na região elástica. 
 
Tenacidade – é uma medida da capacidade de um material tem em absorver energia até 
a fratura. 
 
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. 
Materiais que suportam grandes deformações são denominados dúcteis. 
 
%elongação= (lf - lo/lo)x100 
Como a deformação final é localizada, o valor da elongação só tem significado se 
indicado o comprimento de medida. 
 
Exercícios: 
 
1. Um corpo de prova de cobre com comprimento inicial de 305 mm é tracionado com 
uma tensão de 276 MPa. Se a deformação é completamente elástica, qual será o 
alongamento resultante? 
Dado: ECu = 110 GPa 
σ = E. = E.(Δl/lo) 
Δl = ( x lo)/E 
Δl = 276.106 x 305/110.109 
l = 0,77 mm