propriedades mecanicas

MR6430 – Materiais Metálicos e Cerâmicos (Eng. Química)

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Aula 2 – Propriedades Mecânicas e Térmicas

PROPRIEDADES MECÂNICAS BÁSICAS NUM

ENSAIO DE TRAÇÃO





Definição de tensão e deformação convencionais

(ou de engenharia)

Lo

F

F

Lo

+

L

A força F aplicada resulta numa

tensão S dada por:

oA

FS

O deslocamento L resultante

da aplicação da força F pode

ser entendido como uma

variação do comprimento inicial

Lo, ou como a deformação e:

oL

Le





Ensaio de tração (materiais metálicos)

oL

Le

oA

FS

Deformação plástica uniforme Deformação

plástica não-

uniforme

(1) Deformação elástica

Corpo-de-prova típico, seção circular





0

100

200

300

400

500

600

700

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

deformação (mm/mm)

ten

sã

o (

MP

a)

Ee

Stg

S

e

Rigidez:

módulo de elasticidade (E) – propriedade física

No trecho elástico,

S=E.e

Capacidade de resistir à deformação ELÁSTICA





0

100

200

300

400

500

600

700

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10


ten

sã

o (

MP

a)

sLR

sf

Resistência: dependente da microestrutura

limite de resistência (sLR)

limite de ruptura ou de fratura (sf)

Capacidade de resistir a um evento

de deformação PLÁSTICA





0

100

200

300

400

500

600

0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010


ten

sã

o (

MP

a)

sLEselsp

Resistência: dependente da microestrutura

limite de escoamento (sLE), limites de proporcionalidade (sp) e de elasticidade (sel)





limites de escoamento superior e

inferior em aço baixo-carbono

sLE, inf

sLE, sup

Por que ocorre?

Retomaremos este tópico na aula 5...





Ductilidade: Dependente da microestrutura

Alongamento total (ATLo):

Redução de área (RA) ou estricção:

100.100.o

off

L

TL

LLeA o

100.o

fo

A

AARA

Distância original entre marcas: 2,5 mm

Diâmetro original: 11 mm

Capacidade de deformação PLÁSTICA





Tenacidade: Energia ABSORVIDA por unidade de volume até a

fratura – área total sob a curva tensão-deformação









dDDD

PHB

22

..

.2ESCALA DE DUREZA BRINELL

P ... carga em Kg

D ... diâmetro da esfera (mm)

d ... diâmetro da marca (mm)

Unidade: HB

Sempre números inteiros





d

PHV 2

.854,1ESCALA DE DUREZA VICKERS

P ... carga em Kg

d ... diagonal da marca (mm)

Unidade: HV






ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL





Unidade: HR_


ESCALAS DE DUREZA

ROCKWELL





RELAÇÃO ENTRE DUREZA E LIMITE DE

RESISTÊNCIA PARA MATERIAIS METÁLICOS

para resultados de SLR em

MPa

SLR = . HB





Condução de calor

dx

dT

Gradiente de temperatura na direção x

Km

Wk

.][

k... Condutividade térmica

22 .][

ms

J

m

Wq

q... Fluxo de calor na direção x

x

q

T

dx

dTkq





er kkkkr ... Parcela devida à vibração do dos átomos

ke ... Parcela devida à energia cinética dos elétrons livres

Em cerâmicas

Em metais

ligas cobre-zinco (latões)

temperatura ambiente

A parcela Ke torna os metais

excelentes condutores de calor





Expansão térmicaResultado do aumento da distância média entre átomos causado pelo aumento da

energia vibracional

Lo

To

Lo

+

L

Tf >To

).( of

o

of TTL

LL

Te

TL

L

o

.

.

é o coeficiente linear de expansão térmica





Lo

ToL

o+

L

Tf >To

TV

Vv

o

.

v é o coeficiente de expansão

térmica volumétrica

Em materiais isotrópicos, v = 3.





S

S

Tf > To

Tensões Térmicas

TES

TTES fo

..

).(.

Gradientes de temperatura em peças

podem introduzir tensões residuais

Resistência ao choque térmico de materiais frágeis

.

.

E

kSRCT f

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