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Aula 2 – Propriedades Mecânicas e Térmicas
PROPRIEDADES MECÂNICAS BÁSICAS NUM
ENSAIO DE TRAÇÃO
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Definição de tensão e deformação convencionais
(ou de engenharia)
Lo
F
F
Lo
+
L
A força F aplicada resulta numa
tensão S dada por:
oA
FS
O deslocamento L resultante
da aplicação da força F pode
ser entendido como uma
variação do comprimento inicial
Lo, ou como a deformação e:
oL
Le
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Ensaio de tração (materiais metálicos)
oL
Le
oA
FS
Deformação plástica uniforme Deformação
plástica não-
uniforme
(1) Deformação elástica
Corpo-de-prova típico, seção circular
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0
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200
300
400
500
600
700
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10
deformação (mm/mm)
ten
sã
o (
MP
a)
Ee
Stg
S
e
Rigidez:
módulo de elasticidade (E) – propriedade física
No trecho elástico,
S=E.e
Capacidade de resistir à deformação ELÁSTICA
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400
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600
700
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10
deformação (mm/mm)
ten
sã
o (
MP
a)
sLR
sf
Resistência: dependente da microestrutura
limite de resistência (sLR)
limite de ruptura ou de fratura (sf)
Capacidade de resistir a um evento
de deformação PLÁSTICA
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600
0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010
deformação (mm/mm)
ten
sã
o (
MP
a)
sLEselsp
Resistência: dependente da microestrutura
limite de escoamento (sLE), limites de proporcionalidade (sp) e de elasticidade (sel)
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limites de escoamento superior e
inferior em aço baixo-carbono
sLE, inf
sLE, sup
Por que ocorre?
Retomaremos este tópico na aula 5...
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Ductilidade: Dependente da microestrutura
Alongamento total (ATLo):
Redução de área (RA) ou estricção:
100.100.o
off
L
TL
LLeA o
100.o
fo
A
AARA
Distância original entre marcas: 2,5 mm
Diâmetro original: 11 mm
Capacidade de deformação PLÁSTICA
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Tenacidade: Energia ABSORVIDA por unidade de volume até a
fratura – área total sob a curva tensão-deformação
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dDDD
PHB
22
..
.2ESCALA DE DUREZA BRINELL
P ... carga em Kg
D ... diâmetro da esfera (mm)
d ... diâmetro da marca (mm)
Unidade: HB
Sempre números inteiros
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d
PHV 2
.854,1ESCALA DE DUREZA VICKERS
P ... carga em Kg
d ... diagonal da marca (mm)
Unidade: HV
Sempre números inteiros
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ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL
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Unidade: HR_
Sempre números inteiros
ESCALAS DE DUREZA
ROCKWELL
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RELAÇÃO ENTRE DUREZA E LIMITE DE
RESISTÊNCIA PARA MATERIAIS METÁLICOS
para resultados de SLR em
MPa
SLR = . HB
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Condução de calor
dx
dT
Gradiente de temperatura na direção x
Km
Wk
.][
k... Condutividade térmica
22 .][
ms
J
m
Wq
q... Fluxo de calor na direção x
x
q
T
dx
dTkq
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er kkkkr ... Parcela devida à vibração do dos átomos
ke ... Parcela devida à energia cinética dos elétrons livres
Em cerâmicas
Em metais
ligas cobre-zinco (latões)
temperatura ambiente
A parcela Ke torna os metais
excelentes condutores de calor
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Expansão térmicaResultado do aumento da distância média entre átomos causado pelo aumento da
energia vibracional
Lo
To
Lo
+
L
Tf >To
).( of
o
of TTL
LL
Te
TL
L
o
.
.
é o coeficiente linear de expansão térmica
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Lo
ToL
o+
L
Tf >To
TV
Vv
o
.
v é o coeficiente de expansão
térmica volumétrica
Em materiais isotrópicos, v = 3.
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S
S
Tf > To
Tensões Térmicas
TES
TTES fo
..
).(.
Gradientes de temperatura em peças
podem introduzir tensões residuais
Resistência ao choque térmico de materiais frágeis
.
.
E
kSRCT f