UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I E (TEC 156) MATERIAIS METÁLICOS AULA 5 Profª. Cintia Maria Ariani Fontes 1
Ensaio de Tração Consiste na aplicação uniaxial de uma carga de tração, gradativamente crescente, ao longo do eixo de maior comprimento do corpo de prova Pode ser usado para avaliar diversas propriedades mecânicas Tensão de tração (MPa) F = Carga (N) A = Área (mm²) F 2 F
Deformação Mudança de comprimento de uma amostra, medida como elongação por unidade comprimento Medida adimensional Para a maioria dos metais carregados abaixo do ponto de escoamento a deformação é muito pequena ou quase nula l = comprimento final (mm) l 0 = comprimento inicial (mm) 3
Comportamento Tensão-Deformação Para a maioria dos metais submetidos a um nível de tensão relativamente baixo, a tensão e a deformação são proporcionais σ = E * ε Lei de Hooke E = constante de proporcionalidade (GPa) módulo de Young ou módulo de elasticidade Thomas Young (1807) sugeriu que a razão entre tensão/deformação dá a medida da rigidez do material Diz-se que o material está na fase elástica 4
Comportamento Tensão-Deformação Ensaio Base de medida 5
Comportamento Tensão-Deformação Material Dúctil CA-25 e CA-50 6
Comportamento Tensão-Deformação Fase plástica Para um aço estrutural existe uma região plástica onde existe pouco ou nenhum aumento na tensão a medida que a amostra alonga durante o ensaio Deformação pode ser de 10-15 vezes a deformação no limite proporcional Metais com este comportamento são considerados ducteis 7
Comportamento Tensão-Deformação Região Encruada Após sofrer alta deformação na região BC o metal começa a encruar Mudanças ocorrem na estrutura cristalina e empescoçamento também ocorre Existe uma diferença significativa entre a tensão nominal (linha sólida) e a tensão verdadeira (linha pontilhada) A deformação de C para E é muitas vezes maior que a deformação de B para C 8
Comportamento Tensão-Deformação Material Frágil CA-60 9
10 MATERIAIS METÁLICOS - Comportamento Tensão- Deformação Material frágil Utiliza o método (offset) do deslocamento para definir a tensão de escoamento Desenhando uma linha paralela a região linear que é o deslocamento em direção a direita (e=0,002) O ponto onde a linha intercepta a curva σ-ε, define a tensão de escoamento em 0,002 (ou 0,2%) de deslocamento
Ductilidade Medida da extensão da deformação plástica que ocorre até a fratura Materiais dúcteis apresentam grande deformação plástica Materiais frágeis apresentam baixa ou nenhuma deformação plástica 11
12 MATERIAIS METÁLICOS - Ductilidade Determinação da ductilidade Alongamento superficial Redução da área percentual Importância Indicação do grau segundo o qual uma estrutura irá se deformar plasticamente antes de romper Especifica o grau de deformação permissível durante operações de fabricação
13 MATERIAIS METÁLICOS - Tenacidade Representa a medida da habilidade de um material de absorver energia até a sua ruptura (energia por unidade de volume do material) Tenacidade à fratura Indica a resistência do material à fratura quando este possui uma trinca ou fissura Representa a área sob a curva σ-ε até o ponto de fratura Materiais dúcteis são mais tenazes que os materiais frágeis
Tenacidade Material frágil Tem maior limite de escoamento e maior limite de resistência Tem menor tenacidade devido à limitada ductilidade a área sob a curva correspondente é muito menor Limite de escoamento 14
Resiliência Capacidade que o material possui de absorver energia elástica sob tração, e após descarregamento (relaxação) recuperar essa energia Área sob a curva dada pelo limite de escoamento e pela deformação no escoamento ramo linear Materiais de alta resiliência possuem alto limite de escoamento e baixo módulo de elasticidade Estes materiais seriam ideais para uso em molas 15
Resiliência e Tenacidade 16
17 MATERIAIS METÁLICOS - Dureza Medida da resistência de um material a uma deformação plástica localizada Pequena impressão ou risco Escala Mohs Primeiro sistema de indexação de dureza dos materiais Varia de 1, para materiais macios como talco, a 10, para materiais duros como o diamante Escala Mohs Sistema qualitativo Sistemas quantitativos Simples e baratos, nãodestrutivos e apresentam boa relação com outras propriedades Tipos Dureza Rockwell Dureza Brinell Dureza Vickers Dureza Knoop