Introducao aos materiais
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Introducao aos materiais


DisciplinaPropriedade Mecânica dos Materiais32 materiais88 seguidores
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ASSUNTO
Propriedades dos Materiais
PROGRAMA DISCIPLINA
AULAS TEÓRICAS
1. - INTRODUÇÃO
1.1 Classificação dos Materiais
1.2 Tipos de Falhas dos Materiais
1.3 Importância Econômica da Fratura
2. - ESTRUTURA E DEFORMAÇÃO DOS MATERIAIS 
2.1 Materiais utilizados em Engenharia
2.2 Ligações Químicas em Sólidos
2.3 Estruturas Cristalinas
2.4 Defeitos em Cristais
2.5 Deformação Elástica
2.6 Deformação Plástica
3. MECANISMOS DE ENDURECIMENTO EM METAIS E LIGAS
3.1 Endurecimento por solução sólida
3.2 Endurecimento por deformação
3.3 Endurecimento por precipitação
3.4 Endurecimento por refinos de grão
3.5 Endurecimento por transformação de fases
4. - PROPRIEDADES MECÂNICAS BÁSICAS
4.1 Propriedades de Dureza
4.2Propriedades de Tração
4.3Propriedades de Impacto
5.Mecânica da fratura
5.1 Conceitos Básicos da Mecânica da Fratura 
5.2 Aspectos Microscópicos da Mecânica da Fratura 
5.3 Aplicação da Mecânica da Fratura Linear Elástica no Projeto 
Estrutural
5.4 Tamanho da Zona Plástica e Limitações da MFLE
5.5 Mecânica da Fratura Elasto-plástica
5.6 Ensaios KIC, JIC e CTOD
6. Norma de Fratura para a Região de Transição \u2013 ASTM E 1921
7. Propriedades de Fadiga
7.1 Fadiga de Alto e Baixo Ciclo
7.2 Propagação de Trincas por Fadiga
INTRODUÇÃO
\u2022 Ciência dos materiais faz parte do 
conhecimento básico para todas as 
engenharias
As propriedades dos materiais definem:
\u2022 o desempenho de um determinado 
componente e o processo de fabricação
do mesmo
PropriedadesPropriedades dos dos 
MateriaisMateriais
ComposiComposiççãoão e e ProcessoProcesso
de de FabricaFabricaççãoão
MicroestruturaMicroestrutura
EE
NN
GG
EE
NN
HH
AA
R R 
I I 
AA
O número de materiais cresceu muito 
nas últimas décadas e a tendência é
de se proliferarem mais num futuro 
próximo
\u2022 Desenvolvimento e aperfeiçoamento dos 
métodos de extração de materiais da natureza
\u2022 Modificação de materiais naturais
\u2022 Combinação de materiais conhecidos para a 
formação de novos materiais
QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ?
Madeira
Cimento
Vidro
Aços 
Borracha
PlásticosAlumínio
Papel
En t r e 4 0 0 0 0 e 8 0 0 0 0 
d i f e r e n t e s , c o n t a n d o a s v a r i a n t e s 
d e t r a t a me n t o t é r mi c o e c o mp o s i ç ã o
d e c a d a ma t e r i a l
QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ?
COMO ESCOLHER ??
Como definir qual o melhor material para 
um determinado fim?
Exemplo: Copo
\u2022 Vidro
\u2022 Cerâmica
\u2022 Plástico
\u2022 Madeira
\u2022 Metal
\u2022 Papel
\u2022 Custo
\u2022 Tempo de vida ou 
Durabilidade
\u2022 Aparência
\u2022 Finalidade: Natureza do 
líquido (ex: copo de 
metal e papel não pode 
ser usado para café, 
suco de laranja não 
pode ser armazenado 
numa taça antiga de 
peltre porque remove o 
Pb da liga)
Depende
Quais os critérios que um engenheiro deve 
adotar para selecionar um material entre 
tantos outros?
\u2022 Em primeiro lugar, o engenheiro deve 
caracterizar quais as condições de 
operação que será submetido o referido 
material e levantar as propriedades
requeridas para tal aplicação, saber como 
esses valores foram determinados e quais as 
limitações e restrições quanto ao uso dos 
mesmos.
Quais os critérios que um engenheiro deve adotar 
para selecionar um material entre tantos outros?
\u2022 A segunda consideração na escolha do 
material refere-se ao levantamento sobre 
o tipo de degradação que o material 
sofrerá em serviço. 
\u2022 Por exemplo, elevadas temperaturas e 
ambientes corrosivos diminuem 
consideravelmente a resistência 
mecânica.
Quais os critérios que um engenheiro deve adotar 
para selecionar um material entre tantos outros?
\u2022 Finalmente, a consideração talvez mais 
convincente é provavelmente a 
econômica: 
Qual o custo do produto acabado??? Um 
material pode reunir um conjunto ideal de 
propriedades, porém com custo 
elevadíssimo. 
SELEÇÃO DOS MATERIAIS 
POR ÍNDICE DE MÉRITO
\u2022 Ex. Resistência:
Material Aço-liga Ti Al PRFC
(alta resist.) (AA7074)
Resist. (MPa) 1000 800 500 700
à tração
PRFC= Polímero reforçado com fibra de carbono
SELEÇÃO DOS MATERIAIS 
POR ÍNDICE DE MÉRITO
\u2022 Ex. Resistência/peso:
Material Aço-liga Ti Al PRFC
(alta resist.) (AA7074)
133 170 185 390
SELEÇÃO DOS MATERIAIS 
POR ÍNDICE DE MÉRITO
\u2022 Ex. Custo p/Kg/US$:
Material Aço-liga Ti Al PRFC
(alta resist.) (AA7074)
0,75 15 3 20
Quais os critérios que um engenheiro deve adotar 
para selecionar um material entre tantos outros?
\u2022 Em raras ocasiões um material reúne uma 
combinação ideal de propriedades, ou 
seja, muitas vezes é necessário reduzir uma 
em benefício da outra. 
\u2022 Um exemplo clássico são resistência e 
ductilidade, geralmente um material de alta 
resistência apresenta ductilidade limitada. 
Este tipo de circunstância exige que se 
estabeleça um compromisso razoável entre 
duas ou mais propriedades.
CLASSIFICAÇÃO DOS 
MATERIAIS
\u2022 A classificação tradicional dos materiais 
é geralmente baseada na estrutura 
atômica e química destes.
CLASSIFICAÇÃO DOS 
MATERIAIS
\u2022 Metais
\u2022 Cerâmicas
\u2022 Polímeros
\u2022 Compósitos
\u2022 Semicondutores
\u2022 Biomateriais (Mat. Biocompatíveis)
Classificação tradicional
CLASSIFICAÇÃO DOS 
MATERIAIS
\u2022 Metais \u2022 Materiais metálicos sãogeralmente uma combinação de 
elementos metálicos.
\u2022 Os elétrons não estão ligados a 
nenhum átomo em particular e 
por isso são bons condutores de 
calor e eletricidade
\u2022 Não são transparentes à luz
visível
\u2022 Têm aparência lustrosa quando
polidos
\u2022 Geralmente são resistentes e 
deformáveis
\u2022 São muito utilizados para
aplicações estruturais
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Apresentam características peculiares: 
\u2022 Resistência 
\u2022 Ductilidade 
\u2022 Condutividade térmica e elétrica 
\u2022 Não apresentam transparência
\u2022 Podem assumir aspectos brilhantes 
Metais:Metais:
Os materiais metálicos podem formar ligas 
com materiais não metálicos como 
carbono, nitrogênio e oxigênio.
Estes conjugados serão classificados como 
materiais metálicos se as características 
peculiares forem mantidas.
\u2022 Fratura 
\u2022 Fadiga
Desvantagens dos materiais metálicos: 
ConsideraConsideraçções importantes sobre os Metais:ões importantes sobre os Metais:
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Metais mais comuns: 
\u2022 Ferros e aços 
\u2022 Ligas de alumínio 
\u2022 Ligas de Titânio
\u2022 Ligas de cobre: latão e bronze 
\u2022 Ligas de magnésio
\u2022 Super ligas a base de Ni
CLASSIFICAÇÃO DOS 
MATERIAIS
\u2022 Cerâmicas \u2022 Materiais cerâmicos sãogeralmente uma combinação de 
elementos metálicos e não-
metálicos.
\u2022 Geralmente são óxidos, nitretos e 
carbetos
\u2022 São geralmente isolantes de 
calor e eletricidade
\u2022 São mais resistêntes à altas
temperaturas e à ambientes
severos que metais e polímeros
\u2022 Com relação às propriedades
mecânicas as cerâmicas são
duras, porém frágeis
\u2022 Em geral são leves
ALUMINA
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Aplicações dos Materiais Cerâmicos: 
\u2022 Peças de motores de
combustão interna 
\u2022 Queimadores
\u2022 Revestimento de fornos 
\u2022 Estruturas aeroespaciais 
OS MATERIAS CERÂMICOS NA TABELA PERIÓDICA
Os cerâmicos são constituídos de metais e não-metais
CLASSIFICAÇÃO DOS 
MATERIAIS
\u2022 Polímeros \u2022 Materiais poliméricos são geralmente
compostos baseados em carbono, 
hidrogênio e outros elementos não-
metálicos.
\u2022 São constituídos de cadeias
moleculares orgânicas (carbono) 
muito grandes (macro-moléculas)
\u2022 Alguns polímeros podem apresentar
cadeias moleculares arranjadas de 
forma cristalina
\u2022 Tipicamente, esses materiais
apresentam baixa densidade e podem
ser extremamente flexíveis
\u2022 Materiais poliméricos incluem
plásticos e borrachas
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Características