Aula 4: Propriedades Mecânicas Básicas em Ciência e Engenharia de Materiais

2019 Slide 1 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Objetivos desta aula Compreender as propriedades mecânicas básicas de materiais Bibliografia básica Callister capítulos 4 e 6 2019 Slide 2 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Definição de tensão e deformação convencionais ou de engenharia Lo F F Lo DL A força F aplicada resulta numa tensão S dada por Ao F S O deslocamento DL resultante da aplicação da força F pode ser entendido como uma variação do comprimento inicial Lo ou como a deformação e o L L e D Nmm² ou MPa mmmm adimensional 2019 Slide 3 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Ensaio de tração materiais metálicos o L L e D Ao F S Deformação plástica uniforme Deformação plástica não uniforme 1 Deformação elástica Corpodeprova típico seção circular 2019 Slide 4 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas 0 100 200 300 400 500 600 700 000 002 004 006 008 010 deformação mmmm tensão MPa E e S tg D D S D e D Rigidez módulo de elasticidade E propriedade física No trecho elástico S Ee Capacidade de resistir à deformação ELÁSTICA 2019 Slide 5 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Rigidez módulo de elasticidade E propriedade física Capacidade de resistir à deformação ELÁSTICA 2019 Slide 6 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Rigidez módulo de elasticidade E propriedade física Capacidade de resistir à deformação ELÁSTICA Temperatura afeta força de ligação entre átomos afeta E 2019 Slide 7 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas 0 100 200 300 400 500 600 0000 0002 0004 0006 0008 0010 deformação mmmm tensão MPa sLE sel sp Resistência dependente da microestrutura limite de escoamento sLE limites de proporcionalidade sp e de elasticidade sel 2019 Slide 8 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Resistência dependente da microestrutura limite de escoamento sLE limites de proporcionalidade sp e de elasticidade sel Resistência capacidade de resistir a um evento de deformação PLÁSTICA Deformação plástica altera a microestrutura dos metais criando discordâncias e consequentemente altera a resistêcia mecânica Veremos em detalhes na aula 5 2019 Slide 9 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas E Descarregamento obtendo aumento de comprimento deformação plástica e consequentemente aumento da densidade de discordâncias Notase que a rigidez NÃO SE ALTERA Deformação até 8 em tração uniaxial METAL deformado a frio apresenta ENCRUAMENTO representado pelo aumento do limite de escoamento 2019 Slide 10 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Um defeito cristalino intragranular importante na deformação plástica de metais DISCORDÂNCIAS 2019 Slide 11 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas 0 100 200 300 400 500 600 700 000 002 004 006 008 010 deformação mmmm tensão MPa 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 2019 Slide 12 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas d D D D P HB 2 2 2 Medida indireta de resistência para metais ESCALA DE DUREZA BRINELL P carga em kg D diâmetro da esfera mm d diâmetro da marca mm Unidade HB Sempre números inteiros 2019 Slide 13 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Em metais limite de resistência e dureza são linearmente proporcionais 2019 Slide 14 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas E s u LE R 2 2 Resiliência Energia ARMAZENADA por unidade de volume no trecho elástico e devolvida ao descarregar a amostra área indicada por 1 2019 Slide 15 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Ductilidade Dependente da microestrutura Alongamento total AT Lo 100 100 o o f f L T L L L e A o Distância original entre marcas 25 mm Diâmetro original 11 mm DUCTILIDADE Capacidade de deformação PLÁSTICA 2019 Slide 16 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas 100 100 o o f f L T L L L e A o Distância original entre marcas 25 mm Diâmetro original 11 mm 824 100 25 25 456 25 mm AT 2019 Slide 17 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Resistência é uma medida de tensão Ductilidade é uma medida de deformação 2019 Slide 18 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Tenacidade Energia ABSORVIDA por unidade de volume até a fratura área total sob a curva tensãodeformação 2019 Slide 19 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas As 5 propriedades mecânicas básicas dos materiais são Rigidez Resistência Resiliência Ductilidade Tenacidade 2019 Slide 20 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Variação de propriedades do Ferro em função da temperatura T redução da resistência aumento da ductilidade T aumento da resistência redução da ductilidade Rigidez diminui com T mas pouco neste intervalo para o Fe Como variam resiliência e tenacidade resistência ductilidade 2019 Slide 21 MRF300 Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Aula 4 Propriedades mecânicas básicas Leituras recomendadas sobre a aula de hoje Callister capítulos 4 e 6 Preparação para a próxima aula Callister capítulo 7 Atividades recomendadas sobre a aula de hoje Moodle