CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA
UNIDADE DE ENSINO DE FLORIANÓPOLIS
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL MECÂNICA - DAMM
Introdução a tecnologia
dos materiais
ProIn I
Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng
E-mail: [email protected]
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Propriedades Mecânicas - Ensaios
POR QUÊ ESTUDAR?
• Permitir obtenção de informações rotineiras do produto
Ensaios de controle: condição de recebimento, e
condição do produto acabado.
• Desenvolver novas informações sobre os materiais –
no desenvolvimento de novas ligas e novos processos
de fabricação e novos tratamentos.
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Propriedades mecânicas
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Propriedades Mecânicas
 resistência à tração e compressão;
 resistência a flexão transversal;
 resistência ao impacto;
 resistência à fadiga, à fluência;
 dureza;
 plasticidade/ductilidade e tenacidade;
Cada uma dessas propriedades está
associada à habilidade do material de resistir
às forças mecânicas e/ou de transmiti-las
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ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES
Para determinar as propriedades de um material são realizados
ensaios específicos para a cada propriedade. O procedimento de
cada ensaio é descrito em normais técnicas nacionais e
internacionais como:
ISO – International Standard Organization;
ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas;
DIN - Deutsche Industrie Normen;
ASTM – Automotive Society for Testing Materials
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ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES
A geometria das amostras a serem ensaiadas
(chamados corpos de prova) e as condições técnicas
de condução de cada ensaio são descritas nas
normas técnicas.
Exemplo: Resistência à tração  é obtida através do chamado
ensaio de tração (tensile test).
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ENSAIO DE TRAÇÃO
Consiste na separação do material em 2
ou mais partes devido à aplicação de um
a carga estática à temperaturas relativamente baixas em relação ao ponto de
fusão do material
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ENSAIO DE TRAÇÃO
A0
L0
estricção
corpo de prova
antes do ensaio
corpo de prova
após ensaio
Lf
Tensão de Tração
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 = F/A
(dada em N/mm2)
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ENSAIO DE TRAÇÃO
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ENSAIO DE TRAÇÃO
Corpo de prova
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• Dúctil - a deformação plástica continua até uma redução na área
para posterior ruptura
• Frágil - não ocorre deformação plástica, requerendo menos
energia que a fratura dúctil que consome energia para o
movimento de discordâncias e imperfeições no material
O tipo de fratura que ocorre em um dado material depende
da temperatura
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Fratura frágil
Fraturas dúcteis
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ENSAIO DE TRAÇÃO
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Curva tensão x deformação
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Curva tensão x deformação para aços
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Fragilidade, Ductilidade e Tenacidade
Tensão

Tensão
Material cerâmico:
comportamento
frágil

Tensão

Metal
Metal dúctil
Deformação e
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Deformação e
Deformação e
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ENSAIO DE DUREZA
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ENSAIO DE DUREZA
Para a engenharia de materiais e a metalurgia, dureza é a
resistência do material à deformação plástica localizada;
Q
O ensaio de dureza:
Aplica-se uma carga Q através de um
penetrador e mede-se o tamanho da
marca de deformação deixada pelo
mesmo (impressão de dureza).
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Material a ser ensaiado
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ENSAIO DE DUREZA
A dureza do penetrador deve ser maior do que a da
amostra a ser ensaiada
Materiais mais duros são mais resistentes a
deformação plástica e deixam uma impressão menor
Material A
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Material B com
dureza maior do
que o material A
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a) Dureza Vickers
Penetrador: pirâmide de diamante com base quadrada, com
um ângulo de 136 graus entre as faces opostas.
Através do penetrador (pirâmide de diamante) pode se aplicar
cargas desde muito pequenas (microdurômetro Vickers, Q <
1N) até da ordem de 1500N (durômetro Vickers).
O microdurômetro Vickers serve para medir a dureza de cada
fase distinta do material, desde que a impressão de
microdureza seja menor que o tamanho de partícula da fase.
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HV = 1,8544Q/L2 [N/mm2]
Q = carga aplicada no
ensaio, isto é, ao penetrador
de diamante
L = medida da diagonal
da impressão de dureza.
L
Lei de Meyer:
Para boa parte dos metais observa-se que HV~ 3e,
onde e é a tensão de escoamento do material
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A escala Vickers é muito utilizada na pesquisa porque
permite comparação dos materiais entre si, desde os de
dureza mais baixa (metais) até os muito duros (cerâmica)
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Microdureza em um material polifásico
microdureza
da fase A
microdureza
da fase B
microdureza
da matriz
5 m
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b) Dureza Brinell
Penetrador: esfera de aço temperado; aplica-se carga Q
através da esfera; mede-se a calota esférica.
HB = Q/Sc =Q/Dp (em N/mm2)
D = Diâmetro; Q = carga; Sc = Superfície da calota
p = profundidade da impressão (deformação plástica).
A dureza Brinell ou seja, a escala Brinell é muito
utilizada em metais de elevada a média ductilidade, isto é,
metais não muito duros
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c) Dureza Rockwell
Penetrador: Vários; o principal é um cone de
diamante. O ensaio é baseado na profundidade de
penetração subtraída da recuperação elástica. Muito
utilizado para medir a dureza de aços duros (aços
temperados ou aços temperados + revenidos)
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ENSAIO DE IMPACTO
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ENSAIO DE IMPACTO
Martelo Charpy
hi
hf
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A diferença entre a altura hi e hf está correlacionada com a perda
da energia do martelo gasta para romper o corpo de prova.
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ENSAIO DE IMPACTO
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Corpos de prova para ensaios de impacto:
Os corpos de prova para o ensaio Charpy são retangulares com as
dimensões: h = b = 10 mm e L = 55mm.
Um entalhe é feito no meio do corpo de prova para facilitar a fratura.
Existem 3 tipos de entalhes praticados:
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ENSAIO DE IMPACTO
Energia absorvida no
ensaio de impacto (Joules)
- 30
- 20
-10
0
10
20
30
40
50
Temperatura do corpo de prova (0C)
29
60