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Universidade Federal de Santa Maria
DEM1097 - CIÊNCIA DOS MATERIAIS "A"
Lista P2
Professora:
Natália F. Daudt
Acadêmica:
Aline Rabelo Antunes,
202012521
1. Defina tenacidade, ductilidade e resiliência?
Tenacidade é uma medida do trabalho realizado (ou energia consumida) em uma so-
licitação que leve o material à fratura; Ductilidade é a capacidade de um material sofrer
deformação É a capacidade de um material sofrer deformação permanente (plástica) quando
submetido a um esforço de tração. Um material com pouca ductilidade é denominado de
frágil; Resiliência É uma medida da capacidade do material de sofrer uma deformação não
permanente (elástica) quando submetido a um carregamento.
2. Desenhe uma curva de tensão-deformação obtida em um ensaio de tração para um mate-
rial dúctil.
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curva de tensão-deformação do ensaio de um material dúctil
Fonte: Autor
3. Defina módulo de Young (elasticidade). Como o módulo de Young pode ser obtido?
O módulo de young é a medida de rigidez na região elástica.
gráfico tensão vs tração
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o módulo de Young pode ser obtido através da seguinte equação:
tan gα =
∆S
∆�
= E (1)
Onde E = módulo de elasticidade ou Young (GPa), σ = tensão (MPa), � = deformação
(mm/mm).
4. Defina deformação plástica.
É o tipo de deformação irreversível, ou seja, quando a carga é retirada, o material não
recupera suas dimensões originais.
5. Cite 5 ensaios empregados para medir propriedades mecânicas de materiais.
Ensaio de compressão, ensaio de tração, ensaio de torção, ensaio de dureza, ensaio de
fluência.
6. Qual o efeito da temperatura sobre o módulo de elasticidade e sobre a resistência mecânica
de um metal?
Quanto maior a temperatura, maior o módulo de elasticidade
7. Os grãos aumentam seu tamanho médio a altas temperaturas? Porque não diminuem a
baixas temperaturas?
Quando submetidos a altas temperaturas os grãos apresentam redução de deformações,
quando existentes, e aumento do tamanho de grão Em baixas temperaturas o tamanho
médio não diminui pois o material já está recristalizado
8. Explique qual o efeito do bloqueio das discordâncias nas propriedades mecânicas de um
material. Como esse bloqueio pode ser feito?
Observe a imagem abaixo e note que quando a discordância foi bloqueada ela não pode se
mover para a direita.
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Fonte: Autor
Há um alívio das tensões internas armazenadas durante a deformação devido ao movi-
mento das discordâncias resultante da difusão atômica
Nesta etapa há uma redução do número de discordâncias e um rearranjo das mesmas
9. Durante o tratamento térmico de recristalização o que é recuperação, recristalização
e crescimento de grão? Descreva esses fenômenos.
A recuperação ocorre em temperaturas relativamente baixas e se "preocupa"em movimentar
as discordâncias, através da energia interna acumulada durante a deformação. Assim, os
defeitos pontuais são removidos e há um rearranjo das discordâncias, formando essas fron-
teiras.
Há a formação de novos grãos durante a recristalização. Isso ocorre poque há migração de
fronteiras de grãos provocada pela energia de deformação estocada no material. E então,
nesse há formação no processo de formação de novos grãos, menores, equiaxiais e livres de
deformações.
À medida que os grãos aumentam de tamanho, a área total dos contornos diminui, pro-
duzindo uma consequente redução da energia total, uma vez que com a área de contorno
diminui a tensão também diminui.
10. Qual a diferença entre trabalho a frio e trabalho a quente para um metal. Para o tungs-
tênio, por exemplo, qual seria a temperatura limite entre um e outro?
O trabalho a quente é definido como a deformação sob condições de temperatura e taxa
de deformação tais que processos de recuperação e recristalização ocorrem simultaneamente
com a deformação. De outra forma, o trabalho a frio é a deformação realizada sob condições
em que os processos de recuperação e recristalização não são efetivos.
11. Qual a dificuldade de se empregar deformação plástica para obter-se um aumento de
resistência mecânica para metais como chumbo, zinco e estanho?
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A temperatura de recristalização é muito baixa. Com o crescimento do tamanho dos grãos
em temperaturas muito baixas, as tensões internas e as discordâncias diminuem e, assim, as
propriedades mecânicas também são afetadas.
12. Explique a Figura 1.
Figura 1
Quanto maior a quantidade de trabalho a frio, maior a necessidade de ensão, uma vez
que a maiores temperaturas o módulo de elasticidade é maior.
13. Relacione a estrutura e as propriedades mecânicas apresentadas a seguir.
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Figura 2
A medida que as fase do material foram se tornando mais uniformes, esse material tornou-
se também mais resistente, uma fez que se torna menos suscetivel a tensões de contorno e
problemas estruturais como discordâncias.
Mecanismos de Falha e Corrosão
14. Descreva a fratura dúctil e a fratura frágil.
O fator preponderante para uma fratura ser definida como dúctil é a predominância da ocor-
rência de deformações plásticas em detrimento da propagação de trincas, ou seja, na fratura
dúctil acontece uma lenta propagação de trincas e o material tensionado tende a se deformar
plasticamente. As fraturas dúcteis geralmente ocorrem de forma que a estrutura tensionada
sofre uma gradual estricção na região de tensão.
A fratura frágil é marcada pela predominância da formação de trincas em relação à deforma-
ção plástica. Ocorre, nesse tipo de fratura, uma rápida formação e propagação das trincas,
o que leva à rápida ruptura do material com a ocorrência de pouca ou nenhuma deformação
plástica no processo.
15. Qual a importância da temperatura de transição dúctil-frágil. Que estruturas estão
mais susceptíveis à transformação dúctil-frágil?
A transição de dúctil para frágil possui relação com os mecanismos de absorção da energia
de impacto em relação à temperatura. Em temperaturas elevadas a fratura é procedida
de uma deformação que consome energia, já em baixas temperaturas a trinca se propaga
mais velozmente que os mecanismos de deformação plástica, absorvendo pouca energia. Este
comportamento é encontrado tipicamente em aços com baixa resistência que possuem uma
estrutura cristalina CCC, para estes aços a temperatura de transição é sensível tanto a com-
posição da liga como a sua microestrutura. 16. Qual a possível relação entre resistência
mecânica e limite à fadiga de um metal? Porquê?
Quanto maior a resistência mecânica de um material, maior será a sua resistência á tração
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e consequentemente maior será o seu limite de resistência à fadiga.
17. Em que etapas pode-se dividir o processo de fadiga de um material metálico?
É possível dividir o processo de fadiga em três etapas:
– Propagação Fase I: após aplicação de um determinado número de ciclos de carrega-
mento, formam-se extrusões e intrusões, onde é intensa a concentração de tensões;
– Propagação Fase Ii: ocorre a propagação de uma trinca bem definida com velocidade
elevada, surgindo estrias com o avanço da trinca. 18. Explique os diferentes estágios de
fluência.
Fluência é a variação de comprimento em um corpo de prova ao longo do tempo em função
da deformação quando submetido a uma carga ou tensão constantes. A curva de fluência
possui três estágios:
– Alongamento inicial instantâneo do corpo de prova (taca de fluência diminui ao longo
do tempo);
– Inclinação da curva de fluência (taxa de fluência) é constante nessa fase;
– Taxa de fluência aumenta rapidamente com o tempo até a ruptura.
19. Porque metais com tamanho de grão grande possuem a elevadas temperaturas maior
resistência mecânica do que se possuíssem grãos pequenos?
Porque o material com granulação menor, é mais duro e resistente, pois impede o movimento
das discordâncias. 20. Quais os principais tipos de corrosão?
Ataque uniforme, corrosão-erosão, corrosão sob tensão, pite, frestas, intergranular, galvâni-
cia, corrosão seletiva. 21. Cite maneiras de prevenir a corrosão em materiais metálicos?
Proteção catódica. Proteção anódica. Inibidores de corrosão. Pintura Industrial. Metal de
sacrifício.Ligas metálicas especiais. Revestimentos metálicos. Métodos de Galvanização.
22. Por que a corrosão não é um problema para maioria dos compostos cerâmicos?
a deterioração (que também pode ser chamada corrosão) ocorre somente em temperaturas
elevadas ou em ambientes muito agressivos. Estes materiais são muito resistentes à deterio-
ração
23. Por que a corrosão fadiga é um mecanismo de falha importante nos materiais aeroespa-
ciais?
A corrosão é responsável por cerca de 25% de todas as falhas de componentes metálicos de
aeronaves; • somente a fadiga é responsável por mais falhas do que a corrosão.
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