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01 - Relatório Ensaio de Tração
Engenharia Mecânica (Universidade de Passo Fundo)
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01 - Relatório Ensaio de Tração
Engenharia Mecânica (Universidade de Passo Fundo)
Baixado por umberto jose da silva (umbertojoses@gmail.com)
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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITERURA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
ENSAIO DE TRAÇÃO
Disciplina: Laboratório de Materiais
Professor: William Haupt
Acadêmicos: Eliel Arthur Peter e Tiago Luiz Rizzi
Passo Fundo, março de 2015
Baixado por umberto jose da silva (umbertojoses@gmail.com)
lOMoARcPSD|5502406
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Resumo
O presente trabalho tem por objetivo relatar os procedimentos para a realização de um ensaio de tração. Esse
ensaio consiste em submeter um corpo de prova a uma carga axial que tenda a deformá-lo pelo alongamento
até o momento em que se rompa. Foram utilizados corpos de prova padrão, de acordo com a norma ASTM E
8M, de aços 1020 (com e sem entalhe), 1045 e 4540 com o objetivo de coletar dados sobre as propriedades de
cada material, como resistência a tração, ponto de escoamento, ductilidade, entre outras.
Palavras-chave: Ensaio de Tração; ASTM E 8M; Concentrador de tensão; . 
1. Introdução
A resistência a tração é uma informação básica a ser considerada em projetos mecânicos. Ela varia de
material para material e seu desconhecimento impossibilita o dimensionamento de componentes mecânicos. Um
dos métodos mais práticos para a obtenção dessas informações é o ensaio de tração. Através do ensaio de tração
pode-se obter propriedades básicas dos materiais, como ponto de escoamento e tensão máxima através de
gráficos de tensão x deformação.
O ponto de escoamento é o ponto que divide o regime elástico do regime plástico do material. O ponto
pode apresentar visível facilmente no diagrama tensão x deformação no caso de aços ou pode haver uma
transição gradual como no caso do Alumínio, por exemplo. Quanto aos regimes plástico e elástico, vale destacar
que no regime elástico o material sofre alongamento e retorna ao estado original após cessar a aplicação da força,
enquanto no regime plástico as deformações são irreversíveis.
A tensão máxima apresenta-se no vértice superior do gráfico gerado, e é a partir desse ponto que
começa a ocorrer a estricção do material até a ruptura. Essa informação tem sua importância em materiais
frágeis, onde ela é utilizada para os cálculos e dimensionamentos, adotando-se coeficientes de segurança mais
conservadores. Já em materiais dúcteis utiliza-se o ponto de escoamento como parâmetro, pois os alongamento
gerados no material podem comprometer a funcionalidade das peças e componentes.
Mencionou-se acima conceitos de ductilidade, então vale a pena esclarecer esses conceitos. Ductilidade
é quantidade de deformação plástica que ocorre até a fratura. Dessa forma os materiais são classificados como
dúcteis, quando a deformação plástica até a ruptura é acima de 5% ou frágeis, quanto a deformação plástica não
ultrapassa esse valor. Outros conceitos que vem junto e podem ser determinados através do ensaio de tração são
resiliência e tenacidade. Resiliência refere-se a capacidade que o material tem de absorver energia no regime
elástico, enquanto tenacidade pode ser considerado como a soma da energia absorvida desde o início até a
ruptura.
Depois de estabelecer estes conceitos básicos, descreveremos a seguir os procedimentos para a
realização do ensaio.
2. Matérias e Métodos
O ensaio de tração foi realizado de acordo com a norma ASTM E 8M, através de uma máquina
universal da marca SHENCK. Os corpos de prova foram previamente usinados com as dimensões especificadas
na norma, conforme a figura 1, evitando concentradores de tensão e obedecendo a rugosidade especificada.
Figura 1. Corpo de prova padrão. 
 Após iniciado o ensaio a máquina deforma o corpo de prova a uma taxa de carregamento que é medida
através de uma célula de carga, já a deformação é medida por um extensômetro. Ao início do carregamento, o
corpo de prova absorve energia no regime elástico e inicia seu alongamento até o ponto de escoamento. No
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ponto de escoamento, os átomos começam a “escorregar”, tornando as deformações irreversíveis, e entrando no
regime plástico. No ponto de máxima tensão, inicia-se a estricção do corpo de prova, levando a fratura do
mesmo, tornando o ensaio destrutivo. As informações coletadas na máquina geram um gráfico de tensão x
deformação, que caracteriza as propriedades do material. 
Os materiais ensaiados foram Aço 1020, Aço 1020 com entalhe, Aço 1045 e o Aço liga 4140. Os dois
primeiros são aços carbono comuns, já o último é um aço baixa liga com adições de Cromo e Molibdênio. Segue
abaixo uma tabela caracterizando os elementos dos aços ensaiados.
Tabela 1. Composição química dos aços.
Aço C (%) Mn (%) P (%) S (%) Cr (%) Mo (%)
1020 0,18 – 0,23 0,3 – 0,6 0,03 0,05 -------- --------
1045 0,43 – 0,5 0,6 – 0,9 0,03 0,05 -------- --------
4140 0,38 – 0,43 0,75 – 1 0,03 0,04 0,8 – 1,1 0,15 – 0,25
O aço 1020 tem como uma de suas principais características: excelente plasticidade, soldabilidade e
baixo custo. É amplamente utilizado em engrenagens, eixos, virabrequins e etc, normalmente com algum
tratamento superficial. Já o aço 1045 ganha do 1020 em resistência mecânica, porém perde em ductilidade, logo
suas aplicações se dão onde seja necessária uma resistência mecânica superior a dos aços de baixo carbono
convencionais. Utilizado principalmente em eixos em geral, pinos, cilindros, parafusos, braçadeiras, pregos,
entre outros. O aço liga 4140 é um aço para beneficiamento com temperabilidade média, ligado ao cromo e
molibdênio, utilizado na fabricação de diferentes componentes mecânicos onde se deseja uma boa combinação
de resistência mecânica média e resistência à fratura. Suas principais aplicações são: rolamentos, cilindros,
engrenagens, eixos hidráulicos, eixos furados, porcas e parafusos.
3. Resultados e Discussão
Os dados coletados foram processados e gerou-se gráficos de tensão x deformação, onde é possível ver
as propriedades mecânicas dos materiais. Segue abaixo os quatro gráficos gerados, um para cada corpo de prova.
Figura 2. Gráfico
de tensão x
deformação para o
aço 1020
Figura 3. Gráfico
de tensão x
deformação para o
aço1020 com
entalhe
Figura 4. Gráfico
de tensão x
deformação para o
aço 1045
Figura 5. Gráfico
de tensão x
deformação para o
aço 4140
Assim
dispostos fica
difícil a
comparação de suas
propriedades, pois
as escalas são nos
0 5 10 15 20 25 30
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Aço 1020
Deformação (mm)
T
e
n
sã
o
 (
M
P
a
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
100
200
300
400
500
600
Aço 1020 com entalhe
Deformação (mm)
T
e
n
sã
o
 (
M
P
a
)
0 5 10 15 20 25
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Aço 1045
Deformação (mm)
T
e
n
sã
o
 (
M
P
a
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
0
100
200
300
400
500
600
700
Aço 4140
Deformação (mm)
T
e
n
sã
o
 (
M
P
a
)
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eixos de dados são diferentes, portanto colocou-se todos na mesmo gráfico, podendo assim observar claramente
suas propriedades. 
Através dessa observação, nota-se que o aço 1020 apresentou o maior alongamento e tem a melhor
ductilidade entre os materiais comparados. Isso se deve a baixa porcentagem de carbono contida no neste aço. Já,
o mesmo aço com presença de uma entalhe tem sua ductilidade bastante prejudicada, porém tem-se um
acréscimo da tensão máxima devido ao aumento de discordâncias naquele ponto. O aço 1045, apresenta uma
melhor resistência a tração, porém perde em ductilidade, devido basicamente ao maior teor de carbono que ele
apresenta. Quanto ao aço liga 4140, observa-se que devido a adição dos elementos de liga ele não apresenta um
ponto de escoamento definido como nos demais aços. A seguir, o gráfico demostra o que foi descrito acima.
Figura 6. Gráfico comparativo entre os aços ensaiados
Os dados coletados também são utilizados matematicamente para calcular a ductilidade dos materiais.
Existem dois métodos para se calcular: por % de Alongamento (% Al) ou por % de Redução de Área (% RA).
Abaixo segue, as equações para calcular-se esses dois parâmetros:
% Al=
lf−lo
lf
Onde, lf é o comprimento final (mm) e lo é o comprimento inicial (mm), tomando-se por base apenas a
parte de menor diâmetro, onde realmente ocorrerá deformação. 
%RA=
Ao−Af
Ao
Onde, Ao é a área inicial (mm²) da seção transversal do corpo de prova e Af é a área final (mm²), após a
ruptura.
Com base nessas duas fórmulas realizou-se os cálculos obtendo os valores a seguir de ductilidade para
cada material:
Tabela 2. Alongamento e redução de área dos aços
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Aço % Al % RA
1020 36 % 61,91 %
1020 com entalhe 10,52 % 29,08 %
1045 20,42 % 47,95 %
4140 22,23 % 67,17 %
Conforme foi constatado no gráfico observa-se que realmente o aço 1020 apresenta maior alongamento,
em relação aos demais, e o aço 4140 apresentou uma maior redução de área até a ruptura. Essa grande redução
de área apresentada pelo 4140 e seu limite de resistência a tração elevado deve-se a presença dos elementos de
liga subtitucionais no reticulado cristalino. Outros valores que chamam atenção na tabela acima a redução de
26,52% no alongamento do aço 1020 pela presença do entalhe. Essa redução ocorre pois o concentrador de
tensão modifica a distribuição de carga uniforme no material, fazendo o romper na área do entalhe. Os
concentradores de tensão são ainda mais prejudiciais na vida em fadiga do material, portanto devem sem
evitados, sempre que possível, em projetos mecânicos.
Outra propriedade que pode ser observada nesses ensaios é a tensão máxima que o material suporta até
a ruptura. Esses valores estão dispostos na tabela abaixo.
Tabela 3. Tensão máxima dos aços.
Aço Tensão Máxima (MPa)
1020 451,5
1020 com entalhe 542,9
1045 686,8
4140 615,0
Observando essa tabela, comprova-se o que foi constatado no gráfico que o aço 1045 foi o que
apresentou maior resistência a tração, porém com perda significativa de ductilidade. Já o aço 1020 com entalhe
apresentou um aumento na sua tensão máxima de 91,4 MPa em relação ao mesmo aço sem entalhe. 
4. Conclusões
Analisando os dados coletados e comparando os resultados, observa-se que o aço 4140 foi o que reuniu
as melhores características ductilidade e resistência mecânica. Aliando esses dois parâmetros, surgem uma
infinidade de possíveis aplicações, porém devido ao seu custo mais elevado em relação aos demais só deve ser
utilizado em projetos que realmente necessitem dessas propriedades. 
Pensando em ductilidade, como já era esperado o aço 1020 foi o campeão. Deve ser utilizado em
projetos que necessita-se essa propriedade, porém com o cuidado de realizar tratamentos superficiais para elevar
a dureza e evitar o desgaste. Seu custo é relativamente mais baixo, tornando-o competitivo em relação aos
demais.
Em projetos mais exigidos mecanicamente, deve-se utilizar o 1045, pois é o que o que melhor suporta
carregamentos de tração. Apesar de sua ductilidade ser baixa, dependendo do projeto, pode ser utilizado com
vantagem econômica em relação ao 4140.
Concentradores de tensão afetam drasticamente a ductilidade dos materiais, portanto devem ser evitados
sempre que possível. Seus efeitos mais prejudiciais são no que se refere a vida em fadiga e tem relação direta
com o raio de ponta do entalhe, quanto mais agudo o raio de ponta, menor a vida em fadiga, portanto surge mais
um motivo para evita-los em projetos.
Com relação ao aprendizado, pode-se destacar que é um bom momento para aplicar os conhecimentos
obtidos em Materiais I e Materiais II para entender os resultados obtidos nos testes e interpretá-los corretamente.
5. Referências Bibliográficas
[1] CALLISTER, William D. Jr: Ciência e Engenharia de Materiais Uma Introdução. Rio de Janeiro: LTC,
2008.
[2] CHIAVERINI, Vicente. Aços e Ferros Fundidos. São Paulo: ABM, 2002.
[3] GDD METALS. Aços de construção mecânica. São Paulo – SP. Disponível em
<http://www.ggdmetals.com.br/aco-construcao-mecanica/>. Acesso em 15/03/2015.
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