Elementos de Maquinas

1. Deformação plástica.

De acordo com Smith F., William, o modulo de elasticidade se comporta como função da força de ligação entre os átomos do metal ou da liga. No figura 1 abaixo, indica-se os valores do modulo de elasticidade de alguns materiais metálicos mais comuns. Aqueles com módulos elásticos materiais metálicos mais comuns. Aqueles com módulos elásticos elevados são relativamente rígidos e não fletem facilmente. Os aços, por exemplo, tem módulos elásticos elevados, da ordem de 30 x106 psi (207 Gpa), enquanto as ligas de alumínio tem módulos de elasticidade mais baixos de cerca de 11 x 106 psi (86 a 76 Gpa). Nota-se que, na região elástica do diagrama de tensão-deformação, o modulo não varia quando a tensão aumenta.

[pic 1]

Figura 1

1. Escoamento

BEER fala que os diagramas tensão-deformação da Fig. 2 mostram que o aço estrutural e o alumínio, embora sejam dúcteis, tem diferentes características de escoamento. No caso do aço estrutural (Fig 2.6a ), a tensão permanece constante em um grande intervalo de valores da deformação após inicio do escoamento. Depois a tensão tem de ser aumenteada para manter o corpo de prova se alongando, até ser atingido o máximo valor de σL. Isso se dá em razão de uma propriedade do material conhecido como ecruamento. A resistência ao escoamento do aço estrutural pode ser determinada durante o ensaio de tração observando-se a indicada na maquina de ensaio.

[pic 2]

        Figura 2

No caso da fig.2, o alumínio e de muitos outros materiais dúcteis, a tensão continua aumentando, embora não linearmente, até ser alcançado o limite de resistência. Começa então a estricção, que leva eventualmente a ruptura.

1. Indentação

Os  ensaios  de  indentação  Vickers  têm  sido  amplamente utilizados  para  a  determinação  da dureza  superficial  em  diferentes  materiais. Recentemente trabalhos propõem  a  utilização  dos  ensaios  de indentação como uma ferramenta capaz de avaliar características mecânicas como o módulo de Young (E), a tenacidade à fratura (KIC) e uma possível curva de fluxo do comportamento elasto-plástico  destes  materiais.  A implementação  destas  metodologias  para  a avaliação das propriedades mecânicas e os seus resultados obtidos ainda ocasionam dúvidas no meio científico. Estas dúvidas são mais intensas quando se pretende avaliar a tenacidade à fratura de carbonetos de tungstênio com cobalto que, apesar de serem considerados materiais frágeis,  apresentam  um  certo  comportamento  dúctil.  Estes  materiais  são  utilizados  na fabricação de ferramentas de corte, as quais exigem uma grande dureza superficial aliada a grandes  resistências  à  compressão  e  ao  desgaste.

A técnica de indentação apresenta algumas limitações, principalmente  na  avaliação  da  tenacidade  à  fratura,  das  quais  se  destaca  a diversidade de equações experimentais encontradas na literatura que utilizam dois possíveis modelos para prever os mecanismos de nucleação e propagação de trincas. Em função destas limitações na análise dos ensaios experimentais Vickers e  das diferentes equações semi-empíricas encontradas na literatura para avaliação da tenacidade à fratura do WC-Co,  o  uso  de  uma  técnica  numérica  capaz  de  avaliar  os  campos  de  tensões  e  de deformações  durante  o  ciclo  do  ensaio  Vickers  pode  auxiliar  em  uma  interpretação  mais segura deste ensaio..

1. Fratura frágil

Em nível global, a fratura dúctil é acompanhada de significativa deformação inelástica e pode se desenvolver devagar. Depois da fratura, é praticamente impossível recompor completamente as partes do corpo. A fratura frágil ocorre sem deformação significativa e, geralmente, mais rápida.

Os termos “frágil” e “dúctil” refletem somente a tendência dominante. Um processo da fratura real pode ter características frágeis e dúcteis simultaneamente. Não existe correspondência rigorosa entre os modos da fratura local e global. Por exemplo, uma fratura frágil em nível global, pode ter significativos indícios em nível local.( PASTOUKHOV, 1995).

1. Fadiga

Para Pastoukhov, a fadiga é classificada quanto ao tipo de solicitação. Os casos mais conhecidos são a fadiga estática (sob carga constante) e a fadiga cíclica (sob carregamento periódico). Tradicionalmente, estes termos são aplicados de maneira correta apenas aos materiais cerâmicos. A fratura lenta dos metais sob carga constante ocorre, normalmente, por fluência, que é caracterizada peça deformação considerável durante todo o período de carregamento. Nesse caso já não é obedecida a segunda característica da fadiga, e este é o objetivo da teoria da fluência – uma área especifica da mecânica dos sólidos e da engenharia. Por isso, a fadiga dos metais é, principalmente, a fadiga cíclica. Os pesquisadores engenheiros, que não se defrontam com outros casos de fadiga, substituem o termo “fadiga cíclica” simplesmente por “fadiga”. Então, em sentido estreito a fadiga é a falha estrutural (fratura) por carregamento periódico.

6. Corrosão

Processo inverso da Metalurgia Extrativa, em que o metal retorna ao seu estado original. Corrosão é a destruição ou deterioração de um material devido à reação química ou eletroquímica com seu meio. Corrosão é a transformação de um material pela sua interação química ou eletroquímica com o meio.

Corrosão Geral: É a corrosão que se desenvolve em toda superfície ocasionando perda uniforme da espessura para potencializar a resistência a esse tipo de corrosão, sugere-se o aumento dos teores de Cr (Cromo), Ni (Níquel) e Mo (Molibdênio), além da adição de Cu (Cobre).

Corrosão em Frestas: É um ataque localizado e ocorre em recessos, em cavidades, frestas e outros espaços onde se acumula um agente corrosivo. Adições de Cr, Mo e N (Nitrogênio) aumentam a resistência à corrosão.

Corrosão Localizada / Pite / Alveolar: É caracterizada por um ataque localizado em uma área limitada, apresentando uma perfuração importante, enquanto as regiões vizinhas permanecem inatacadas. Os casos mais comuns desse tipo de corrosão ocorre em peças metálicas imersas em água do mar. Adições de Cr, Mo e N aumentam a resistência à corrosão. Corrosão sob tensão Fraturante (CSTF): Caracteriza-se com a associação de três fatores: tensões residuais no material, meio contendo cloretos e temperaturas acima de 60ºC. A CSTF se evidência pelo aparecimento de trincas radiais que se propagam com rapidez. No combate a essa corrosão utiliza-se materiais com alto teor de Ni, como é o caso dos aço inoxidáveis Duplex.