Prop_Mecanicas_-_Parte_1

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Relação entre
Estrutura e Propriedades
1 INTRODUÇÃO
2 PROPRIEDADES MECÂNICAS 
(DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO, DUREZA, FADIGA, FLUÊNCIA, IMPACTO)
3 PROPRIEDADES ELÉTRICAS
4 PROPRIEDADES TÉRMICAS
5 PROPRIEDADES MAGNÉTICAS
6 PROPRIEDADES ÓTICAS
Propriedades dos Materiais
• Entende-se a propriedade de um material como
uma característica intrínseca a este material
determinada através de um ensaio físico ou físico-
químico.
• Os materiais apresentam aplicabilidade limitada
devido seu comportamento frente as propriedades
de interesse
INTRODUÇÃO
APLICAÇÃO COMPORTAMENTO
ESTRUTURAL RM, E, Ductilidade. 
TÉRMICA Isolante, condutor. 
ELÉTRICA Condutor, Semi-condutor, isolante. 
ÓTICA Transparente, opaco, translúcido
MAGNÉTICA Diamagnético, paramagnético, 
ferromagnético, ferrimagnético, 
antiferromagnético
- Tração
- Compressão
- Cisalhamento
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Diagramaσ x ε (Aplica-se uma carga)
Fadiga
Impacto
Fluência
Fadiga estática
Fadiga térmica
PROPRIEDADES MECÂNICAS
Comportamento do material quando sujeito à esforços mecânicos: 
Capacidade de resistir a estes esforços sem romper e sem se deformar 
de forma incontrolável . (Estabelecido por ensaios)
⇒ Forma de aplicação da carga é variável com o tempo
⇒ Tempo de aplicação curto 
⇒ Aplicação de carga constante durante longo tempo
⇒ Variações de temperatura
⇒ Umidade
PROPRIEDADES MECÂNICAS
Diagrama Tensão x Deformação σ x ε
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
Medida submetendo-se o material à uma carga ou força de 
tração crescente, que promove uma deformação progressiva 
de aumento de comprimento do Corpo de Prova.
F
A
Diagrama tensão x deformação (típico em metais)
Te
ns
ão
Deformação ε
Informações importantes a partir do diagrama σ x ε
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Tensão máxima 
⇒ Corresponde à tensão máxima 
aplicada ao material antes da 
ruptura
Informações importantes a partir do diagrama σ x ε
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Tensão de escoamento
⇒ Capacidade de um material resistir à 
deformação plástica
• Na curva “a”, não observa-se nitidamente o 
fenômeno de escoamento, a tensão de escoamento 
corresponde à tensão necessária para promover uma 
deformação permanente de 0,2% .
• Na curva “b”, o limite de escoamento é bem definido 
(o material escoa - deforma-se plasticamente-sem 
praticamente aumento da tensão). 
Não ocorre escoamento 
propriamente dito
Escoamento
Informações importantes a partir do diagrama σ x ε
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Tensão de Ruptura 
⇒ Corresponde à tensão que provoca a 
ruptura do material;
⇒ O limite de ruptura é geralmente
inferior ao limite de resistência em 
virtude de que a área da seção reta
para um material dúctil reduz-se 
antes da ruptura.
Informações importantes a partir do diagrama σ x ε
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Ductilidade
⇒ Corresponde à elongação total do material devido à deformação 
plástica
Informações importantes a partir do diagrama σ x ε
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Resiliência 
⇒ Corresponde à capacidade do material 
em absorver energia quando este é 
deformado elasticamente
⇒ A propriedade associada é dada pelo 
módulo de resiliência (Ur)
⇒ Materiais resilientes são aqueles que 
têm alto limite de elasticidade e baixo 
módulo de elasticidade (como os 
materiais utilizados para molas)
Informações importantes a partir do diagrama σ x ε
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Tenacidade
⇒ Corresponde à capacidade do 
material de absorver energia até 
sua ruptura
Informações importantes a partir do diagrama σ x ε
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Tensão máxima
escoamento
ruptura
Deformação elástica
plástica
Ductilidade
Tenacidade
Resiliência
Informações importantes a partir do diagrama σ x ε
PROPRIEDADES MECÂNICAS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Diagrama Tensão x Deformação
PROPRIEDADES MECÂNICAS
σ
ε
Metal
x
x
x
Polímero
Cerâmico
Elastômero
x
Relação E com a estrutura atômica ⇒ similar para metais e cerâmicos
1. Região elástica
Diferentes somatório de forças na ligação entre dois elementos, obtendo-se diferentes 
módulos de elasticidade.
E > E
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Relação E com a estrutura atômica ⇒ diferenciada em polímeros:
1. Região elástica
Dois mecanismos atuando:
 Aumento do comprimento das ligações
 Endireitamento das ligações
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
ISOTROPIA*
e
ANISOTROPIA
1. Região elástica
Relação E com a microestrutura
Dependendo do grão (sua orientação, forma,...) 
o valor do módulo de elasticidade varia.
* Características independem da orientação 
cristalográfica.
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Relação E com o ambiente TEMPERATURA
relação de E com temperatura 
1. Região elástica
Este comportamento é observado 
em materiais cerâmicos.
Comportamento de materiais 
metálicos em função da temperatura.
E x temperatura para diferentes metais 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Relação de E com a porosidade
1. Região elástica
Relação E com a microestrutura
POROSIDADE
Figura mostrando o comportamento 
acentuado da diminuição da rigidez em 
relação a porosidade para materiais 
cerâmicos, metálicos e poliméricos.
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
E vs. deformação plástica
Não modifica o módulo de 
elasticidade (a rigidez) do 
material
(Modifica a tensão de escoamento 
e a ductilidade)
1. Região elástica
⇒ ocorre em metais
E1
E1 = E2 = E3 = E4 = ...E9
E2
E3
E4
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
2a REGIÃO DO DIAGRAMA σ x ε - REGIÃO PLÁSTICA
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
COMO OS MATERIAIS DEFORMAM ?
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Cristais apresentam menor resistência ao cisalhamento que à tração e compressão, 
logo esta é a solicitação responsável pela deformação destes materiais
CRISTAIS DEFORMAM-SE PELO DESLIZAMENTO DE PLANOS CRISTALINOS EM 
RELAÇÃO AOS DEMAIS
⇒ Em escala atômica:
- deformação plástica é o resultado do movimento dos átomos devido à tensão 
aplicada
- durante este processo ligações são quebradas e outras refeitas.
Deslizamento de planos até a ruptura.
COMO OS MATERIAIS DEFORMAM ?
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Mecanismo hipotético de deslizamento simplificado
COMO OS MATERIAIS DEFORMAM ?
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
⇒ O deslizamento ocorre mais facilmente ao longo de certas direções e 
planos mais povoados. (Várias direções de escorregamento).
PLANO DE DESLIZAMENTO
SISTEMA DE DESLIZAMENTO
DIREÇÃO DE DESLIZAMENTO
⇒ O DESLIZAMENTO VARIA COM A ESTRUTURA CRISTALINA
Deslizamento em monocristal
COMO OS MATERIAIS DEFORMAM ?
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Deslizamento em monocristal
COMO OS MATERIAIS DEFORMAM ?
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
O deslizamento causa um deslocamento permanente de planos ( = deformação plástica)
Monocristal de zinco deformado 
plasticamente( vista frontal e lateral do 
cristal)
Vista lateral 
esquemática -
planos basais de 
deslizamento no 
cristal HC
Indicação dos 
planos basais de 
deslizamento na 
célula unitária HC
Deslizamento em monocristal
COMO OS MATERIAIS DEFORMAM ?
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
COMO OS MATERIAIS DEFORMAM ?
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Evidências experimentais sugerem um mecanismo envolvendo 
movimentos de discordâncias 
O que é discordância? É um defeito linear da estrutura cristalina
Mecanismo de deslizamento associado a discordâncias
COMO OS MATERIAIS DEFORMAM ?
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Discordâncias e Mecanismosde Aumento de Resistência
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Discordâncias e Mecanismos de Aumento de Resistência
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Discordâncias e Mecanismos de Aumento de Resistência
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Discordâncias e Mecanismos de Aumento de Resistência
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
Defeitos Substitucionais
Discordâncias e Mecanismos de Aumento de Resistência
2. Região Plástica
PROPRIEDADES MECÂNICAS 
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	Propriedades dos Materiais
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