Aula 02 - EPM - Propriedades dos Materiais

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Professor Thairone Ezequiel de Almeida
Aula 02:
Propriedades dos Materiais
Engenharia de Processos Mecânicos
ENP701
Ciência e tecnologia dos materiais
Visão geral
 Os materiais estão intimamente ligados à existência e à
evolução da espécie humana.
Quadro – Evolução do uso de materiais pelo homem
Evolução histórica Ano Material
Pré-história Idade da pedra 25.000 a.C. até 6.500 a.C.
Madeira
Pedra lascada
Pedra polida
Proto-história Idade dos metais 6.500 a.C. até 1.500 a.C.
Bronze
Cerâmica
Cobre
Estanho
Ferro
História
Idade antiga ou antiguidade 4.000 a.C. até 500 a.C. Vidro
Idade média ou medieval 500 até 1.500 Ligas metálicas
Idade moderna 1.500 até 1.800 Concreto
Idade contemporânea 1.800 até os dias atuais Polímeros
Ciência e tecnologia dos materiais
Visão geral
 Desde o início da civilização, os materiais e a energia são
usados com o objetivo de melhorar o nível de vida do ser
humano.
 Dentre os materiais mais comuns, pode-se citar madeira, cimento,
pedra, aço, plástico, vidro, borracha, alumínio, cobre e papel.
 Existem muitos outros tipos de materiais e, para se notar tal fato, basta
observar a constituição dos objetos ao nosso redor.
Ciência e tecnologia dos materiais
Visão geral
 A produção e transformação de materiais em bens acabados
constituem uma das mais importantes atividades de uma
economia moderna.
 Um produto, para ser manufaturado, requer uma etapa de planejamento
de seu processo de produção.
 Nesta etapa são selecionados diversos materiais, de acordo com
custos e, principalmente, com as necessidades técnicas exigidas.
A elaboração dessa etapa exige que o responsável pela mesma tenha noção das estruturas 
internas dos materiais, pois o conhecimento das mesmas, aos níveis submicroscópicos, permite 
prever o comportamento do material em serviço, bem como possibilita programar e controlar
suas propriedades e características.
Ciência e tecnologia dos materiais
Visão geral
 Ciência e tecnologia dos materiais.
 Ramo que tem como meta principal a geração e emprego de conceitos
envolvendo composição química, arranjo atômico e processamento dos
materiais com suas características e empregos.
 Está associada à geração de conhecimento básico sobre a estrutura
interna, propriedades e processamento de materiais.
 Tem como objetivo compreender a natureza dos materiais,
estabelecendo conceitos e teorias que permitam relacionar a estrutura
dos materiais com suas propriedades e comportamento.
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 Para fabricação de produtos metálicos são usados processos
que visam dar forma ao metal puro ou liga metálica com as
especificações estabelecidas para o produto.
 Geometria, dimensões, acabamento superficial.
 É preciso também conferir ao produto o conjunto de
propriedades exigido para o seu bom desempenho.
 Resistência mecânica, dureza, resistência ao desgaste, resistência à
corrosão, condutividade elétrica, densidade, dentre outros.
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 A forma de um produto metálico pode ser diversa.
 Alguns com geometrias simples, como fios condutores elétricos, e
outros com geometrias complexas, como do bloco de um motor de
automóvel.
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 A forma de um produto metálico pode ser diversa.
 Alguns com dimensões pequenas, como o filamento de lâmpada
incandescente, com dimensões de algumas dezenas de micrometros
de espessura, e alguns com grandes dimensões, como o rotor de
turbina de hidrelétrica com vários metros de diâmetro.
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 A forma de um produto metálico pode ser diversa.
 Alguns com precisão dimensional bastante rigorosa, com da ponta
de uma caneta esferográfica ou dos dentes de uma engrenagem, e
outros com precisão dimensional pouco rigorosa, como a tampa de
um bueiro fundida ou uma enxada forjada.
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 A forma de um produto metálico pode ser diversa.
 Alguns com acabamentos superficiais bastante fino, como de uma
joia ou talheres, e outros sem nenhuma exigência de acabamento
superficial controlado, como martelos ou marretas forjadas.
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 As propriedades especificas para um determinado produto
metálico podem envolver:
 Propriedades mecânicas (resistência mecânica, dureza, tenacidade,
resistência a fadiga, resistência à fluência, módulo de elasticidade e
capacidade de amortecimento).
 Propriedades não-mecânicas (térmicas, óticas, magnéticas, elétricas).
 Propriedades de superfície (resistência à corrosão, oxidação, fricção,
abrasão, desgaste).
 Propriedades estéticas (aparência, textura).
 Propriedades de produção (facilidade de fabricação, de união, de
acabamento, de montagem).
 Propriedades ou atributos econômicos (preço e disponibilidade do
material e de processos).
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 Os produtos podem envolver um só tipo de material e poucos
processos diferentes para a sua fabricação.
 Clip de papel, parafuso e agulha...
 Também podem envolver vários materiais, várias peças e
vários processos diferentes.
 Bicicleta, carro, lavadora de roupas, avião...
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 Na fabricação de produtos como carros, bicicletas, lavadoras
de roupa são envolvidos dois grupos de operações, a saber:
 Operações de processamento.
 Visam dar uma forma e controlar a microestrutura das peças, portanto,
controlar as propriedades.
 Operações de montagem.
 Unem as diversas partes.
Ciência e tecnologia dos materiais
Especificações do produto
 Assim sendo, existe uma relação complexa e importante a ser
considerada para a seleção do material e da rota de
processamento:
 A relação entre as especificações do produto (forma, propriedades),
metal ou composição da liga e os processos de fabricação.
Ciência e tecnologia dos materiais
Objetivos da ciência e tecnologia dos materiais
 Soluções para projetos específicos.
 Procurar novos materiais.
 Manipulá-los.
 Analisar sua microestrutura, segundo alguns critérios:
 Análise das condições de serviços e de exposição.
 Quais as propriedades físicas e mecânicas esperadas?
 Viabilização econômica do projeto.
Ciência e tecnologia dos materiais
Elementos de projeto
 O produto final de um projeto nasce passando, na maioria das
vezes, por esses elementos:
 Processamento: É a maneira como será fabricado o material.
 Estrutura: É como ficará arranjada atomicamente a matéria.
 Propriedades: Quais propriedades físicas, químicas ou mecânicas
apresentarão?
 Desempenho: Será satisfatório ou não?
Ciência e tecnologia dos materiais
Elementos de projeto
 Tem-se como exemplo, materiais que podem se apresentar
em diversas formas a partir da sua estrutura (arranjo).
Figura – Amostras de óxido de Alumínio
Ciência e tecnologia dos materiais
Elementos de projeto
 As propriedades importantes dos materiais sólidos podem ser
agrupadas em seis categorias diferentes.
1. Mecânica (módulo de elasticidade, resistência mecânica).
2. Elétrica (constante dielétrica, condutividade).
3. Térmica (capacidade calorífica, condutividade).
4. Magnética (estímulo a campo magnético).
5. Ótica (reflexão, refletividade, radiação luminosa).
6. Deteriorativa (reatividade química).
Ciência e tecnologia dos materiais
Classificações dos Materiais
 1º Grupo: Sólidos
 Metais, Cerâmicos e Polímeros.
 2º Grupo: Adicionais
 Compósitos, Semicondutores e Biomateriais.
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Sólidos
 Metais.
 São combinações de elementos metálicos, bons condutores de
eletricidade e calor e não transparentes, também são muitos resistentes
e deformáveis.
Ciência e tecnologia dos materiais
Sólidos
 Cerâmicos.
 São compostos entre elementosmetálicos e não-metálicos
frequentemente óxidos, nitretos e carbetos.
 A grande variedade de materiais que se enquadra nesta classificação é
composta de materiais argilosos, cimentos e vidros.
 Os cerâmicos são duros, porém muito quebradiços.
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Sólidos
 Polímeros (plástico).
 São materiais comuns, de plásticos e borracha.
 São compostos orgânicos baseados no carbono, hidrogênio e outros
não-metálicos.
 Sua estrutura molecular é muito grande, de baixa densidade, o que
garante extrema flexibilidade.
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Adicionais
 Compósitos.
 Consiste em um ou mais tipo de material, trabalhando juntos, sendo
que, as propriedades do conjunto são melhores do que a de um
material individual.
 São exemplos, o concreto e as fibras de carbono impregnadas.
Ciência e tecnologia dos materiais
Adicionais
 Semicondutores.
 São materiais que possuem propriedades elétricas intermediárias aos
condutores normais.
 Eles tornaram possíveis os circuitos integrados que revolucionaram as
indústrias de eletrônicos (microcircuitos).
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Adicionais
 Biomateriais.
 Substância ou uma mistura de substâncias, natural ou artificial, que
atua nos sistemas biológicos (tecidos, órgãos) parcial ou totalmente,
com o objetivo de substituir, aumentar ou tratar.
 São exemplos as próteses, os implantes, as lentes de contato e os
marcapassos.
Antes Depois
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 As propriedades dos materiais dependem do arranjo de seus
átomos.
 Estes arranjos podem ser classificados em:
 Estrutura molecular (agrupamentos de átomos).
 Estrutura cristalina (arranjo repetitivo de átomos).
 Estrutura amorfa.
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura molecular.
 Pode ser definida por um número limitado de átomos, fortemente
ligados entre si.
 Os exemplos mais comuns de moléculas incluem os compostos como
H2O, CO2 (dióxido de carbono), O2, CCL4 (tetracloreto de carbono), N2,
CH4 (metano), dentre outros.
Figura – Estrutura H20
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura molecular.
 Ligação iônica.
 Atração mútua entre positivo e negativo, os matérias iônicos são isolantes,
duros e quebradiços.
 Exemplos: Cerâmica, cimento, rebolo e sal de cozinha.
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura molecular.
 Ligação covalente.
 Compartilhamento de elétrons de átomos adjacentes.
 Os materiais encontradas com esse tipo de ligação também são isolantes,
mas menos quebradiços.
 Exemplo: Plásticos.
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura molecular.
 Ligação metálica.
 Caracterizada pôr uma nuvem de elétrons livres e íons positivos.
 São bons condutores de eletricidade e calor.
 Exemplos: Ferro, cobre e alumínio.
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Compostos por átomos, moléculas ou íons arranjados de uma forma
periódica em três dimensões.
 As posições que são ocupadas seguem uma ordenação que se repete
ao longo de grandes distâncias.
 Ordem de longo alcance.
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Modelo das estruturas cristalinas.
 Modelo das esferas rígidas.
 Os átomos são considerados como se fossem esferas sólidas de diâmetro fixo.
 Exemplo: Modelo bi-dimensional.
Figura – Estrutura de óxido de alumínio
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Modelo das estruturas cristalinas.
 Modelo reticulado cristalino.
 Arranjo de pontos que representam a posição média dos átomos.
 Exemplo: Modelo bi-dimensional.
Figura – Estrutura de óxido de alumínio
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Modelo das estruturas cristalinas.
 Modelo reticulado cristalino.
Figura – Representação de uma rede de pontos que serve de base para o estudo das 
estruturas cristalinas
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Modelo das estruturas cristalinas.
 Modelo reticulado cristalino.
 Células unitárias.
 São as menores entidades que se repetem em uma estrutura cristalina.
 Várias células unitárias formarão um grão e vários grãos, formarão a matéria.
 Estão associadas a uma figura geométrica e a distribuição característica dos átomos.
 Fator de Empacotamento Atômico (F.E.A.)
 É a relação entre o volume ocupado pelos átomos e o volume da célula unitária.
 Número de Coordenação.
 É o número de vizinhos mais próximos de um átomo.
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Existem somente sete diferentes combinações dos parâmetros de rede.
 Cada uma dessas combinações constitui um sistema cristalino e o que difere um
do outro é a forma geométrica de cada um deles.
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Sistemas cristalinos.
 Sistema cúbico: Célula Cúbica de Corpo Centrado (CCC).
 Os átomos estão localizados no vértice do cubo e no centro do cubo.
 Célula unitária é caracterizada pela figura de um cubo.
 Os círculos representam as posições ocupadas pelos átomos.
 Átomos nos vértices (existe apenas 1/8 do seu volume ocupando espaço na célula
unitária).
 Número de átomos por célula unitária = 2.
 Número de coordenação = 8.
 Fator de empacotamento = 0,68.
 A aresta da célula está relacionada com o raio atômico R pela expressão: 𝐚 = 𝟒𝐑/ 𝟑
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Sistemas cristalinos.
 Sistema cúbico: Célula Cúbica de Corpo Centrado (CCC).
Sólido cristalino CCC
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Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Sistemas cristalinos.
 Sistema cúbico: Célula Cúbica de Face Centrada (CFC).
 Os átomos estão localizados no vértice do cubo e na face do cubo.
 Célula unitária de um reticulado cristalino.
 Os círculos representam as posições ocupadas pelos átomos.
 Átomos nos vértices (existe apenas 1/8 do seu volume ocupando espaço na célula
unitária).
 Número de átomos por célula unitária = 4.
 Número de coordenação = 12.
 Fator de empacotamento = 0,74.
 A aresta da célula está relacionada com o raio atômico R pela expressão: 𝐚 = 𝟒𝐑/ 𝟐
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Sistemas cristalinos.
 Sistema cúbico: Célula Cúbica de Face Centrada (CFC).
Sólido cristalino CFC
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Sistemas cristalinos.
 Sistema hexagonal: Célula Hexagonal Compacta (HC).
 Na célula hexagonal compacta 1/6 dos átomos estão localizados em cada vértice
das faces hexagonais, 3 átomos localizados no centro da estrutura e metade nos
pontos centrais dos dois planos hexagonais, totalizando 6 átomos na célula e o
fator de empacotamento atômico é também de 0,74. A distância c/a vale 1,633.
Célula Unitária Hexagonal Compacta
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Sistemas cristalinos.
 Sistema hexagonal: Estruturas Hexagonais Simples.
Representação esquemática de uma célula unitária HS (Hexagonal Simples)
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura cristalina.
 Sistemas cristalinos.
 Sistema hexagonal: Estruturas Hexagonais Compactas.
Representação esquemática de uma célula unitária HC (Hexagonal Compacta)
Ciência e tecnologia dosmateriais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura amorfa.
 Não tem ordenação espacial a longa distância como os sólidos
regulares.
 É geralmente aceito como o oposto de estrutura cristalina.
 As substâncias amorfas não possuem estrutura atômica definida.
Figura – Estrutura amorfa
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura amorfa.
 Compostos por átomos, moléculas ou íons que não apresentam uma
ordenação de longo alcance.
 Podem, no entanto, apresentar uma ordenação de curto alcance.
 Estes materiais amorfos literalmente sem formas, incluem os gases,
líquidos e os vidros.
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura amorfa.
 Gases.
 Cada molécula ou átomo está à uma distância suficiente dos outros átomos
ou moléculas, para que possa ser considerado independente.
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura amorfa.
 Líquidos.
 Os líquidos, tal como os gases, são fluídos e não apresentam a ordem
encontrada em grandes distâncias nos cristais.
Ciência e tecnologia dos materiais
Tipos de estruturas: arranjos atômicos
 Estrutura amorfa.
 Vidros.
 Os vidros são considerados, como sendo líquidos super-resfriados.
 Em temperaturas elevadas, os vidros formam líquidos verdadeiros, os
átomos movem-se livremente e não há resistência para tensões de
cisalhamento (deformação).
 Quando um vidro comercial, na sua temperatura de líquido é super-resfriado,
há contração térmica causada pelo rearranjo atômico, para produzir um
empacotamento mais eficiente dos átomos.
Tensão e deformação dos materiais
Deformação elástica Vs. Deformação plástica
 O material, quando submetido a um esforço de natureza
mecânica tende a deformar-se.
 Conforme a sua natureza, o comportamento varia durante a
deformação.
 Podem apresentar apenas deformação elástica até a ruptura (como no
caso dos elastômeros), ou deformação plástica antes da ruptura (como
nos metais e termoplásticos).
Tensão e deformação dos materiais
Deformação elástica
 A deformação elástica é resultado de uma pequeno
afastamento ou contração do retículo cristalino na direção da
tensão (tração ou compressão) aplicada.
 A resistência mecânica de um material é caracterizada pelo parâmetro
chamado tensão, que é a resistência interna de um corpo a uma força
externa aplicada sobre ele, por unidade de área.
 O corpo retorna ao seu estado original após cessar o efeito da tensão.
 Isso acontece quando o corpo é submetido a uma força que não supere
a sua tensão de elasticidade (Lei de Hooke).
Tensão e deformação dos materiais
Deformação plástica
 A deformação plástica é aquela que ocorre quando um
carregamento causa um deslocamento permanente, ou seja,
a retirada da tensão não implica no retorno dos planos
cristalinos as suas posições originais.
 A capacidade dos metais de serem deformados de modo permanente é
chamada de plasticidade.
Tensão e deformação dos materiais
Figura – Conformação plástica em uma chapa fina (estampagem profunda)
Tensão e deformação dos materiais
Propriedades de tração
 Os valores obtidos nos ensaios de tração permitem ao
projetista:
 Conhecer condições de resistência do material sem que sofra
deformação permanente.
 Superada a fase elástica, conhecer até que carga o material pode
suportar, em condições excepcionais.
 O exame da fratura do corpo de prova, depois de realizado o ensaio,
permite verificar o comportamento dúctil* ou frágil do material e a
presença de eventuais falhas originadas durante a sua fabricação.
 Exemplo: Porosidades de fundição.
(*) pode comprimir sem se romper ou quebrar; elástico, flexível, maleável
Tensão e deformação dos materiais
Célula de carga
Comprimento útil Corpo de prova
Travessão móvel
Dispositivo de fixação
Dispositivo de fixação
Figura – Dispositivo para ensaio de tração
Tensão e deformação dos materiais
Propriedades de tração
 De um ensaio de tração convencional, são obtidos os
seguintes dados do material:
 Limite de resistência à tração: Valor da máxima tensão suportada pelo
material (mpa).
 Limite de escoamento: Tensão que caracteriza o início da fase plástica
(mpa).
 Alongamento após a ruptura: Valor do alongamento permanente,
medido no corpo de prova, após o rompimento.
 Coeficiente de estricção: Redução percentual da área, medido no corpo
de prova após o rompimento, que é dado pela seguinte fórmula:
𝛌 =
𝑳𝐨 − 𝑳𝐟
𝑳𝐨
Tensão e deformação dos materiais
Figura – Curva Tensão X Deformação
(1) Limite de 
resistência à tração
(3) Alongamento 
após ruptura
(2) Limite de 
escoamento
Tensão
Deformação
Tensão e deformação dos materiais
Figura – Variação do corpo de prova
Corpo de prova 
depois do ensaio de 
tração
Corpo de prova antes 
do ensaio de tração
Tensão e deformação dos materiais
Tensão verdadeira e deformação verdadeira
 Considerando sempre a área inicial para o cálculo de tensão,
ocorre um erro devido à mudança do valor da área na região
plástica, em especial após o fenômeno de estricção (formação
de um “pescoço” no corpo de prova).
 A tensão real deveria ser calculada através da seguinte equação:
𝛔 =
𝐅
𝐀𝐫𝐞𝐚𝐥
 Pode-se utilizar o seguinte modelo que caracteriza a região plástica do
material:
𝛔𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝐊𝛆𝐫𝐞𝐚𝐥
𝐧
Onde K e n são constantes que dependem do tipo de material e da
história termomecânica (grau de trabalho mecânico, tratamentos
térmicos, dentre outros).
Tensão e deformação dos materiais
Tensão verdadeira e deformação verdadeira
Figura – Diagrama Tensão X Deformação para um típico material frágil
Estricção Fratura
Tensão
Deformação
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 A engenharia e ciência dos materiais ocupam papéis
importantes na prevenção e análise de falhas em peças ou
componentes mecânicos.
 Existe assim a prevenção em projeto e a prevenção em
manutenção.
 Basicamente existem três causas de falhas:
 Fratura.
 Fluência.
 Fadiga.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fratura.
 Consiste na separação do material em duas ou mais partes devido à
aplicação de uma carga estática à temperaturas relativamente baixas
em relação ao ponto de fusão do material.
 Tipos de fratura:
 Dúctil: A deformação plástica continua até uma redução na área para
posterior ruptura.
 Frágil: Não ocorre deformação plástica requerendo menos energia que a
fratura dúctil que consome energia para o movimento de discordâncias e
imperfeições no material.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fratura.
 Exemplo: Navios tipo Liberty, da época da 2ª Guerra Mundial, que
literalmente quebraram ao meio (eles eram fabricados de aço com
baixa concentração de carbono, que se tornou frágil em contato com as
águas frias do mar).
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fratura.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fluência.
 Quando um metal é solicitado por uma carga, imediatamente sofre uma
deformação elástica.
 Com a aplicação de uma carga constante, a deformação plástica
progride lentamente com o tempo (fluência) até haver um
estrangulamento e ruptura do material.
 Velocidade de fluência (relação entre deformação plástica e tempo)
aumenta com a temperatura e esta propriedade é de grande
importância especialmente na escolha de materiais para operar a altas
temperaturas.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fluência.
 A fluência é definida como a deformação permanente, dependente do
tempo e da temperatura, quando o material é submetido à uma carga
constante.
 Este fator muitas vezes limita o tempo de vida de um determinado
componente ou estrutura.
 É um fenômeno observado em todos os materiais, e torna-se
importante à altas temperaturas.
 Os fatores que afetam a fluência são:
 Módulo de elasticidade. Tamanho de grão.
 Temperatura.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 A fratura ou rompimento do material por fadiga geralmente ocorre com
a formação e propagação de uma trinca.
 A trinca inicia-se em pontos onde há imperfeição estrutural ou de
composição e/ou de alta concentração de tensões (que ocorre geralmente
na superfície).
 A superfície da fratura é geralmente perpendicular à direção da tensão
à qual o material foi submetido.
 Os esforços alternados que podem levar à fadiga podem ser tração,
tração e compressão, flexão, dentre outros.
 Uma das principais causas de desastres aéreos é a fadiga de materiais,
ou seja, falhas que ocorrem em componentes mecânicos submetidos a
esforços repetitivos e isso é frequente, por exemplo, nas turbinas e
trens de pouso dos aviões.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – Aloha Airlines.
 A Aloha Airlines foi uma companhia aérea estadunidense com sede em
Honolulu, no estado do Havaí.
 Sua principal base foi o Aeroporto Internacional de Honolulu e encerrou suas
operações em 31 de março de 2008.
 O Boeing 737 da Aloha Airlines decolou do aeroporto da cidade de Hilo, no
arquipélago do Havaí, em 28 de abril de 1988.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – Aloha Airlines.
 Alguns dos noventa passageiros reclamaram um pouco da turbulência no
início do voo, mas, minutos depois, olhavam já com impaciência o sinal
luminoso que mandava manter os cintos de segurança atados.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – Aloha Airlines.
 Quando o avião, com dezenove anos de uso, nivelou a 7.000 metros, a
altitude prevista de voo, ouviu-se um forte estrondo e, subitamente, o teto da
primeira classe desapareceu no ar deixando um rombo de 6 metros na
fuselagem acima e ao lado da fileira de assentos.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – Aloha Airlines.
 Quase no mesmo instante, uma comissária, de pé no corredor, foi sugada
para fora.
 O número de vítimas poderia ter sido maior, não fosse a perícia do piloto em
fazer um pouso de emergência num aeroporto próximo; todos os
passageiros e o restante da tripulação se salvaram.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – BOAC.
 A British Overseas Airways Corporation (BOAC) foi uma empresa aérea do
Reino Unido e em 1974 fundiu-se com a British European Airways.
 Em 1952, foi a primeira companhia aérea a utilizar um avião a jato para o
transporte de passageiros, com o “De Havilland Comet”.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – BOAC.
 Em janeiro de 1954 um Comet da BOAC, explodiu no ar quando fazia a rota
Roma/Londres.
 As investigações mostraram que o avião, embora não fosse idoso,
apresentava sinais de desgaste por culpa da concepção falha do modelo e
da inexistência de certos testes, hoje em dia obrigatórios.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – BOAC.
 O “atestado de óbito” do Comet registrou como causa da morte uma doença
implacável, até então desconhecida, que recebeu o nome fadiga de
materiais e passou a fazer parte do vocabulário dos engenheiros
aeronáuticos.
 No caso do velho Comet, o desgaste na fuselagem trincou a ponta de uma
das janelas, o que desencadeou a tragédia.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – BOAC.
 Nas décadas seguintes, cientistas e engenheiros se debruçaram sobre as
pranchetas na tentativa de evitar a repetição desse problema.
 Evidentemente não é possível blindar um avião feito um tanque de guerra,
porque ele não sairia do chão e os acidentes causados por fadiga de
materiais continuam a engrossar as estatísticas dos desastres aéreos.
Discordâncias e defeitos nos cristais
Falha estrutural
 Fadiga.
 Exemplo: Quando os aviões se cansam – BOAC.
 Sob esse aspecto, não há novidades no ar, pois os modernos aviões de
transporte comercial, independente de tamanho, apresentam a mesma
estrutura de décadas atrás e as ligas de alumínio continuam suportando a
maior parte do esforço sobre a fuselagem.
 Como um gigantesco brinquedo de montar a fuselagem está presa por
dezenas de milhares de rebites.
Ligas comerciais
Ligas ferrosas
 São ligas onde o ferro é o principal constituinte e incluem aços
e ferros fundidos.
 Exemplo: Aços (ligas de ferro e carbono).
Ligas não-ferrosas
 São todas as ligas que não sejam baseadas em ferro.
 Exemplos: Ligas de cobre, ligas de alumínio, ligas de magnésio, ligas
de titânio, metais refratários, superligas, metais nobres.
Ligas comerciais
Revenimento
 O revenimento é o tratamento térmico que se faz nos aços já
temperados, com a finalidade de diminuir a sua fragilidade,
isto é, torná-lo menos quebradiço.
 É feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura
resfriando-a em seguida.
 As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas e para os
aços ao carbono variam entre 210ºC e 320ºC.
 O processo diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém
aumenta consideravelmente a sua resistência aos choques.
 Geralmente, toda peça temperada passa por um revenimento, sendo
até comum dizer-se “peça temperada” ao invés de “peça temperada e
revenida”.
Ligas comerciais
Revenimento
 Etapas do revenimento:
 Etapa 1: Aquecimento.
 Feito geralmente em fornos controlando-se a temperatura com pirômetro.
 Etapa 2: Manutenção da temperatura.
 Possível quando o aquecimento é feito em fornos.
 Etapa 3: Resfriamento.
 O resfriamento da peça pode ser:
 Lento: Deixando-a esfriar naturalmente.
 Rápido: Mergulhando-a em água ou óleo.
Referências
ABRIL. Quando os aviões se cansam. Superinteressante. 1990. Disponível em:
<http://super.abril.com.br/tecnologia/quando-os-avioes-se-cansam/>. Acesso em: 05
maio 2017.
SHACKELFORD, J. F. Ciências dos materiais. São Paulo: Pearson Prentice Hall,
2008.