APONTAMENTOS SEGUNDA PROVA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I

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1 APONTAMENTOS SEGUNDA PROVA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I Tratamentos térmicos Conceito: operação que aquece e resfria determinado material sob operações pré-moldadas. Objetivo: Aliviar tensões; Modificar resistência mecânica e tamanho dos grãos; Aumentar ductilidade e resistência à corrosão. Fatores de influência: Aquecimento: Maior velocidade de aquecimento, menor estrutura granular; Maior temperatura de aquecimento, maiores grãos e menor resistência mecânica; Maior tempo de aquecimento, maiores grãos. Resfriamento: Maior tempo de resfriamento, estrutura mais grosseira; Resfriamento brusco gera mais fissuras; O resfriamento brusco pode ser à base da água ou no óleo, enquanto o lento pode ser ao forno (muito lento) ou ao ar livre; O resfriamento a base da água é eficiente e barato, e a capacidade de têmpera diminui ao aquecê-la; O resfriamento a base do óleo é meio brando e empregado quando há risco de empenamentos e trincas. Tipos de tratamentos térmicos Abreviação: ReNoTeReEsCe. (I) Recozimento (Re): Maior temperatura de recristalização; Resfriamento lento (ao forno); Restaura propriedades alteradas pelo tratamento mecânico.

2 (II) Normalização (No): Maior temperatura de recristalização; Resfriamento lento (ao ar livre); Finalidade igual ao do recozimento. Obtêm-se grãos menores. (III) Têmpera (Te): Maior temperatura de recristalização; Resfriamento brusco; Aumenta resistência mecânica e dureza; Excessiva dureza e tensão interna; Menor resistência à corrosão; Peças espessas: núcleo quente, baixa dureza. (IV) Revenido (Re): Corrige imperfeições da têmpera; Menor temperatura de recristalização; Resfriamento lento; Recupera parte das propriedades perdidas sem afetar muito as da têmpera; Alivia tensões, dureza e fragilidade; Aumenta ductilidade. (V) Esferoidização (Es): Temperatura do revenido é quase igual ao de recristalização; Permanece longos períodos nessa situação; Resfriamento lento (ao ar); Produz forma esferoidal do carbono no aço; Maior resistência ao choque; Menor dureza do aço: facilita deformação a frio e usinagem de aços com alto teor de carbono. (VI) Cementação (Ce): Maior temperatura de recristalização em contato com cemento (carvão vegetal moído); Altera composição química da camada superficial com absorção de carbono, adquirindo aproximadamente 1 mm de camada com alto teor de carbono; Parte interna continua dúctil.

3 Ensaios mecânicos Conceito: Ensaios que visam conhecer as propriedades mecânicas dos materiais, que dão subsídios para o controle da produção industrial e de qualidade dos metais. Objetivos: Verificação da qualidade e resistência mecânica; Controle da produção pela indústria; Comparação de propriedades mecânicas de materiais distintos; Definir valores numéricos utilizados no dimensionamento de pelas. Fatores de influência: Escolha do ensaio: Finalidade do material; Propriedades mecânicas e tipos de esforços exigidos; Verificação de qual material se recomenda para determinação do uso. Execução do ensaio: Número de amostras representativas; Padronização, maneira de obtenção das amostras. Classificação: Aplicação final da carga: Dinâmico: brusco EC; Estático: lento T, C, DO; Repetidas: variação da carga repetidamente: EF.

4 Destruição ou não da amostra: Destrutiva: Fissuras ou perda da integridade: T, C...; Não-destrutiva U, RX. Obtenção dos dados da amostra: Fundamentais: valores numéricos para dimensionamento de peças T, C...; Acessórios: valores numéricos DU, EC, EF...; Tecnológicos: valores qualitativos para saber o comportamento da peça sob condições pré-estabelecidas DO. Legenda: EC = Ensaio de choque; EF = Ensaio de fadiga; T = Tração; C = Compressão; DO = Dobramento; DU = Dureza; U = Ultra som; RX = Raios-X. Corpo de prova (CP): Peça do material ou produto com forma e dimensões apropriadas para teste de ensaio; Cabeça: extremidade pelas quais o CP é fixado na máquina de ensaio; Comprimento útil: parte retilínea. Ensaios de Tração Submete-se o CP a esforço de tração, geralmente até ruptura, visando determinar algumas propriedades. Norma: NBR Comprimento entre marcas: l f. Diâmetro nominal; Área da seção transversal reta: S f : menor S.

5 Alongamento (a) percentual (A): Coeficiente de estricção (Z): Força máxima; Escoamento: deformação progressiva independente de força aplicada. Ensaios de dobramento Esforço que induz à peça tensões de compressão numa parte e tensões de tração no restante da seção transversal. Objetivo: verificar ductilidade do material. Norma: NBR Submete-se ao CP determinada deformação plástica por dobramento. O CP deve estar apoiado em 2 pontos, sendo submetida a uma carga centrada, deformando-o lentamente. Observa o aparecimento de fendas, fissuras ou desfribilamentos na parte tracionada. Ângulo de dobramento (α): suplemento do ângulo AÔB. Aprovação: o CP não pode apresentar fissuras. Tensão convencional: Limite de resistência a tração (LRT): Limite de escoamento: Superior ( ): onde se inicia o escoamento ou máxima tensão; Inferior ( ): tensão mínima.

6 Limite convencional de escoamento ( ): Em relação à classe B, no ponto 0,2% traça-se linha paralela ao trecho retilíneo. Módulo de elasticidade: Medida de rigidez: quanto maior o E, mais rígido será o material. Ensaio de fadiga Fadiga: elemento sob tensão, de natureza cíclica/alternada, de máquina/estrutura começa a falhar sob tensão muito menor que a equivalente à sua resistência estática. Ensaio de fadiga: sistema Wholer (flexão rotativa): Amostra é submetida a uma rotação em volta de um eixo, mantida presa por uma de suas extremidades de forma rígida a um eixo de motor M. Durante a rotação, as fibras da amostra são alternadamente tracionadas e comprimidas, levando à fadiga. Limite de fadiga tensão máxima aplicada à amostra sem que o leve à ruptura ou provoque fadiga independente do número de ciclos aplicados. Ensaio de choque Choque: esforço dinâmico (carga é aplicada repentina e bruscamente). Ensaio: suspende um pêndulo até posição inicial e larga-o. O martelo bate na amostra na face oposta ao entalhe e o quebra.

7 Ensaio de dureza São baseados no princípio da penetração na superfície no metal, pela aplicação de carga por intermédio de um penetrador. Ensaio de dureza Brinell: Esfera de aço/liga é esforçada por carga a penetrar um material, resultando numa impressão em forma de calota esférica. Limitações: Não pode ser empregada em peças muito finas, pois a impressão obtida é muito grande; Não pode se empregada em materiais com dureza maior ou igual a da esfera penetrada. Dureza Roswell: Igual à Brinell, com dureza proporcional à profundidade de penetração e não à carga de impressão. As impressões obtidas são pequenas e o penetrador é cônico. Dureza Vickres: Escala de dureza contínua para determinada carga; Penetrador: ponte de diamante em forma de pirâmide de base quadrada. Materiais cerâmicos Conceito: Pedra artificial obtida por moldagem, secagem e cozimento de argilas/misturas contendo argilas. Argila: materiais terrosos naturais misturados à água adquirem alta plasticidade. Constituídas por argilo-minerais. Argilo-minerais: Silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, junto com certa porcentagem de alcalino-ferroso. Tipos: Cor de cozimento branco: argilas plásticas; Refratários: argilas refratárias e altamente aluminosas para produtos de grés; Amarelas/Vermelhas: Materiais cerâmicos estruturais.

8 Componentes: Caulim: Caulinita (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O); Pó branco, matéria da porcelana; Forma mais pura de argilo-minerais; Umedecida: plástica; secagem: alta retração. Óxido de ferro: Mais caulinita; Cor amarela/vermelha às argilas. Sílica livre (areia): Mais plasticidade, trincamento, retração; Mais secagem. Quando fundida, fica vidrado. Alumina livre: Menos plasticidade, resistência mecânica, deformações. Álcalis: Menor ponto de fusão, plasticidade. Maior secagem, porosidade, cozimento. Cálcio: Fundente; Clareia cerâmica. Sais solúveis: eflorescência de mau aspecto. Matéria orgânica: mais plasticidade e porosidade. Água: Constituição: faz parte da molécula; Absorvida: plasticidade, adere à superfície; Capilaridade: água livre, preenche poros/vazios. Etapas de fabricação: Extração do barro: verifica-se teor de argila, granulometria, profundidade da barreira, umidade... Preparo da matéria-prima: Seleção em lotes de mesma qualidade, apodrecimento¹, eliminação de impurezas grosseiras e maceneração², correção e amassamento. ¹ Argila depositada ao ar livre, revolvida e deixada para descanso. Fermentação de partículas orgânicas da mais plasticidade; correção do efeito das pressões sobre argila. ² Argila colocada em caixas e revolvida. Usam-se britadores, moinhos, desintegradores e pulverizadores (grau de moagem). Moldagem: Dá forma à pasta cerâmica. Secagem: Muita umidade no forno gera tensões internas e fendilhamento. Cozimento: Fatores de influência: Temperatura de aquecimento, velocidade de aquecimento e resfriamento, pressão, tipo do forno, combustível usado.