ENG06638-Introdução à engenharia metalúrgica
Nestor Cezar Heck / UFRGS – DEMET
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4 - Propriedades dos Materiais
4-1. Resistência mecânica 1
Todos os materiais se rompem (fraturam) quando submetidos a um carregamento com uma
força muito elevada – seja ela de tração ou de compressão. O método mais apropriado para a
sistematização desse estudo é aquele que utiliza o conceito de tensão, σ. Assim, a tensão de tração
sobre uma barra (ver Figura 4-1) com um comprimento lo e área da seção transversal Ao é definida por:
F
=
.
Ao
A resistência mecânica – tensão na qual o material se rompe – é a propriedade mais
importante para os materiais estruturais. Um material com valor elevado nessa propriedade torna
possível não só a própria existência do bem material, mas principalmente a redução no peso da
estrutura. É importante saber, contudo, que as características finais do componente mecânico podem
diferir daquelas do material original após o processamento e a montagem – para melhor ou pior.
σ
Figura 4-1: Barra descarregada (à esquerda) e sob carregamento de tração com uma
força F (à direita)
A resistência mecânica determinada por meio de testes uniaxiais de tração não é o único
critério utilizado para se avaliar a possibilidade de fratura dos aços. Sob certas condições ele pode
romper-se sob tensões consideravelmente menores do que aquela determinada em condições
estáticas! Exemplos bem conhecidos desse fenômeno incluem: o rompimento por fadiga sob um
esfôrço cíclico, por fluência sob temperatura elevada e tensão constante, por fragilidade causada por
baixa temperatura ou, de forma retardada, por causa da fragilidade ao hidrogênio e por fragilidade
causada pela corrosão sob tensão.
4-2. Propriedades combinadas
A resistência mecânica não é, naturalmente, a única propriedade a ser examinada na escolha
do material mais apropriado para uma determinada aplicação. Normalmente nenhum fator sozinho é
decisivo na escolha, mas uma combinação deles e, o que é pior, muitas vezes quando uma
propriedade ‘melhora’, outra tende a ‘piorar’. Assim, por exemplo, observa-se que geralmente a
conformabilidade e a soldabilidade dos materiais tende a diminuir com o aumento da resistência
mecânica.
A Figura 4-2 2, possibilita a observação simultânea da resistência mecânica em função da
densidade para diferentes classes de materiais e, discriminadamente, para alguns metais e ligas. Notase que os campos são alongados em relação à resistência, mas não em relação à densidade. Por um
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http://www.jfe-21st-cf.or.jp/chapter_1/1a_5.html
http://www-materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/strength-density/NS6Chart.html
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lado, isso mostra que a densidade não é muito afetada pela introdução de elementos de liga (ou por
tratamentos térmicos). Por outro lado, também vemos que os materiais mais resistentes são
normalmente os mais densos.
Figura 4-2: Diagramas que mostram a resistência mecânica (tensão considerada foi
a de tração para todos os materiais, exceto para as cerâmicas) em
função da densidade para diferentes classes de materiais e,
discriminadamente, para alguns metais e ligas