Estudo Sobre As Propriedades Dos Materiais Empregados Em Engenharia

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

Universidade Federal de Ouro Preto – UFOP

Departamento de Ciências Exatas e Aplicadas

Campus João Monlevade

Estudo Sobre as Propriedades dos Materiais

Empregados em Engenharia

Aluno: Weld Lucas Cunha

Professor: Felipe Cota

Universidade Federal de Ouro Preto

I. INTRODUÇÃO

Estamos cercados por diferentes tipos de matérias, cada um deles com propriedades

diferentes, muitas delas são muito úteis a nós seres humanos. Do ponto de vista da engenharia,

particularmente, as propriedades dessas substâncias ou materiais quem compõem o universo são de

extrema importância.

Segundo Morris Cohen, conceituado cientista de materiais do não menos conceituado

Massachusetts Institute of Technology (MIT), materiais são substâncias com propriedades que as

tornam úteis na construção de máquinas, estruturas, dispositivos e produtos. Em outras palavras, os

materiais do universo que o homem utiliza para “fazer coisas”.

Os materiais são classificados em três grupos principais: materiais metálicos, materiais

cerâmicos e materiais poliméricos ou plásticos. Esta classificação é baseada na estrutura atômica e nas

ligações químicas predominantes em cada grupo. Um quarto grupo, que foi incorporado nesta

classificação, é o grupo dos materiais compósitos. Os materiais compósitos são também conhecidos

como materiais conjugados ou materiais compostos. São materiais compostos por materiais dos três

tipos já citados anteriormente, projetados de modo a conjugar características desejáveis de dois ou

mais materiais.

II. PROPRIEDADES MECÂNICAS

A determinação e/ou conhecimento das propriedades mecânicas é muito importante para a

escolha do material para uma determinada aplicação, bem como para o projeto e fabricação do

componente. As propriedades mecânicas definem o comportamento do material quando sujeitos a

esforços mecânicos, pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir ou transmitir

estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma incontrolável.

Resistencia à tração

É medida submetendo-se o material a uma carga ou força de tração crescente, que promove

uma deformação que pode causar aumento de comprimento. Devido a essa tensão a qual o material é

submetido ele pode sofrer dois tipos de deformações, principalmente, são elas a deformação elástica e

a deformação plástica.

A deformação elástica é caracterizada por ser reversível, ou seja, o material volta ao seu

estado natural depois de retirada a tensão. A maioria dos metais que sofre essa deformação obedece a

seguinte lei:

s = E × e

Esta relação é conhecida por lei de Hooke, e a constante de proporcionalidade E (GPa ou

psi) é o módulo de elasticidade, ou módulo de Young. O processo de deformação no qual a tensão e a

deformação são proporcionais entre si é chamada de deformação-elástica, com o gráfico de s x E

resultando em uma reta, conforme mostrado no gráfico a seguir:

Gráfico demonstrando a Lei de Hooke

Em uma escala atômica, a deformação elástica macroscópica é manifestada como pequenas

alterações no espaçamento interatômico e na extensão das ligações interatômicas. Como consequência,

a magnitude do módulo de elasticidade representa uma medida da resistência à separação de átomos

adjacentes, isto é, as forças de ligação interatômicas.

Porém, essa deformação só é válida para pequenas tensões. À medida que o material é

deformado para grandes valores de tensão, a tensão não é mais proporcional à deformação, ocorrendo

então uma deformação permanente, não recuperável, conhecida como deformação plástica. Ou seja, a

lei de Hooke não é mais válida. Como podemos observar no seguinte gráfico:

Exemplos para deformação elástica e deformação plástica:

Deformação elástica Deformação plástica

Ductilidade

A ductilidade é a característica verificada em materiais que sob uma ação de força sofrem

deformação plástica sem se romper, mantendo sua coesão. Exemplos de materiais Dúcteis são o Cobre

e o Alumínio.

Fluência

A fluência é a deformação plástica que ocorre num material, sob tensão constante ou quase

constante, em função do tempo (tempo em geral muito grande). A temperatura tem um papel

importantíssimo nesse fenômeno. A fluência ocorre devido à movimentação de falhas, que sempre

existem na estrutura cristalina dos metais. Não haveria fluência se estas falhas não existissem.

Existem metais que exibem o fenômeno de fluência mesmo à temperatura