Resistencia dos Materiais

Nesta atividade o aluno deverá produzir um texto conciso e claro sobre os capítulos e respectivos subcapítulos dos livros listados abaixo que tratam dos temas i Estrutura Cristalina ii Ligações Químicas iii mecanismos de deformação plástica iv mecanismos de endurecimento v Comportamento Mecânico vi Ensaios mecânicos vii Falha Para cada caso o aluno deverá apontar o título exato do capítulo e dos subcapítulos bem com as respectivas páginas Os livros são os seguintes Ciência e engenharia de materiais uma introdução Callister e Rethwisch LTC 2016 Ciência e engenharia dos materiais Askeland e Phulé Cengage Learning 2008 1 Ciência e Engenharia de Materiais Uma Introdução Autores William D Callister Jr David G Rethwisch Edição 9ª LTC 2016 Total de páginas 912 i Estrutura Cristalina Capítulo 3 A Estrutura dos Sólidos Cristalinos A estrutura cristalina referese à organização regular e repetitiva dos átomos em um sólido Os principais sistemas cristalinos são cúbico de face centrada CFC cúbico de corpo centrado CCC e hexagonal compacto HC Cada estrutura possui um fator de empacotamento atômico diferente que influencia propriedades como densidade e resistência mecânica A rede de Bravais define as diferentes formas como os átomos podem se organizar no espaço tridimensional Além disso são abordados conceitos de planos cristalográficos direções cristalinas e a influência dessas estruturas na difração de raios X técnica utilizada para identificar materiais cristalinos ii Ligações Químicas Capítulo 2 Estrutura Atômica e Ligação Interatômica Os átomos se ligam para formar materiais estáveis por meio de diferentes tipos de ligações químicas As ligações iônicas ocorrem por transferência de elétrons entre átomos de eletronegatividade distinta resultando na formação de íons As ligações covalentes envolvem o compartilhamento de elétrons e são comuns em polímeros e materiais cerâmicos As ligações metálicas são caracterizadas por um mar de elétrons livres o que confere aos metais suas propriedades de condutividade elétrica e térmica Além disso forças secundárias como as ligações de hidrogênio e forças de van der Waals também influenciam propriedades mecânicas e térmicas dos materiais iii Mecanismos de Deformação Plástica Capítulo 6 Propriedades Mecânicas dos Metais A deformação plástica é uma mudança permanente na estrutura do material causada pela movimentação de discordâncias dentro do arranjo cristalino O deslizamento ocorre ao longo de planos cristalinos de maior densidade atômica sendo influenciado pela presença de contornos de grão e impurezas no material O mecanismo de maclação também pode contribuir para a deformação em materiais com baixa capacidade de deslizamento de discordâncias A temperatura e a taxa de deformação influenciam o comportamento mecânico do material afetando sua ductilidade e resistência iv Mecanismos de Endurecimento Capítulo 7 Discordâncias e Mecanismos de Aumento da Resistência O endurecimento dos materiais metálicos ocorre por mecanismos que dificultam o movimento das discordâncias O encruamento endurecimento por deformação a frio aumenta a resistência mecânica devido ao aumento da densidade de discordâncias O refinamento de grão reduz o tamanho dos cristais dentro do material aumentando a resistência devido ao impedimento do movimento das discordâncias nos contornos de grão O endurecimento por solução sólida ocorre pela adição de elementos de liga que criam tensões internas na rede cristalina dificultando a movimentação das discordâncias O endurecimento por precipitação envolve a formação de partículas pequenas e duras dentro da matriz metálica aumentando a resistência do material v Comportamento Mecânico Capítulos 6 e 7 O comportamento mecânico dos materiais é descrito por suas propriedades mecânicas como resistência dureza tenacidade e ductilidade Materiais frágeis como cerâmicas falham por fratura sem apresentar deformação significativa enquanto metais dúcteis passam por escoamento antes da fratura O comportamento dos materiais é influenciado pela microestrutura e pelo tipo de carga aplicada estática ou dinâmica A análise do diagrama tensãodeformação fornece informações sobre o limite de escoamento resistência máxima e alongamento até a fratura vi Ensaios Mecânicos Capítulo 6 Ensaios mecânicos são realizados para caracterizar o desempenho dos materiais em diferentes condições de carga O ensaio de tração mede a resistência ductilidade e módulo de elasticidade O ensaio de dureza avalia a resistência à penetração e pode ser realizado por métodos como Brinell Rockwell e Vickers O ensaio de impacto Charpy e Izod determina a tenacidade do material e sua resistência à fratura sob carregamento dinâmico Ensaios de fadiga e fluência são aplicados para estudar o comportamento dos materiais sob cargas repetitivas e altas temperaturas respectivamente vii Falha Capítulo 8 Falha A falha dos materiais pode ocorrer por diferentes mecanismos A fratura dúctil envolve grande deformação antes da ruptura enquanto a fratura frágil ocorre sem deformação significativa geralmente devido à propagação rápida de trincas A fadiga é um tipo de falha progressiva causada por tensões cíclicas levando à nucleação e propagação de trincas até a fratura completa A fluência ocorre em temperaturas elevadas sob carga constante resultando em deformação plástica lenta ao longo do tempo A análise de falhas permite identificar causas e prevenir falhas prematuras nos materiais 2 Ciência e Engenharia dos Materiais Autores Donald R Askeland Pradeep P Phulé Edição Cengage Learning 2008 Total de páginas 896 i Estrutura Cristalina Capítulo 3 Estruturas Cristalinas Os sólidos cristalinos apresentam arranjos ordenados de átomos sendo classificados em sete sistemas cristalinos principais Os mais comuns nos metais são cúbico de corpo centrado CCC cúbico de face centrada CFC e hexagonal compacto HC A estrutura cristalina influencia propriedades como densidade resistência e condutividade térmica A análise por difração de raios X permite determinar a organização atômica do material ii Ligações Químicas Capítulo 2 Ligações Atômicas e Estrutura As ligações químicas determinam as propriedades físicas e mecânicas dos materiais As ligações iônicas ocorrem entre átomos de eletronegatividade diferente enquanto as ligações covalentes envolvem o compartilhamento de elétrons As ligações metálicas características dos metais possibilitam alta condutividade elétrica e térmica Forças intermoleculares como dipolodipolo e ligações de hidrogênio também influenciam as propriedades dos materiais iii Mecanismos de Deformação Plástica Capítulo 7 Deformação e Reforço dos Materiais A deformação plástica ocorre pelo deslocamento de discordâncias na estrutura cristalina O deslizamento em planos cristalinos específicos é o mecanismo predominante nos metais A maclação ocorre em materiais com poucos sistemas de deslizamento ativos A deformação plástica é influenciada pela temperatura e pela taxa de deformação impactando a resistência e a ductilidade do material iv Mecanismos de Endurecimento Capítulo 7 Deformação e Reforço dos Materiais O aumento da resistência dos materiais pode ocorrer por diferentes mecanismos O encruamento resulta do acúmulo de discordâncias durante a deformação plástica O refinamento de grão reduz o tamanho dos cristais dificultando o movimento das discordâncias A adição de elementos de liga promove o endurecimento por solução sólida O endurecimento por precipitação ocorre pela formação de partículas rígidas dentro da matriz metálica v Comportamento Mecânico Capítulo 6 Propriedades Mecânicas dos Materiais O comportamento mecânico é descrito por propriedades como resistência ductilidade dureza e tenacidade Materiais dúcteis exibem grande deformação antes da fratura enquanto materiais frágeis falham abruptamente O diagrama tensãodeformação fornece informações sobre o limite de escoamento resistência máxima e deformação na ruptura A microestrutura e o ambiente operacional influenciam o desempenho do material vi Ensaios Mecânicos Capítulo 6 Propriedades Mecânicas dos Materiais Ensaios mecânicos avaliam a resistência dos materiais em diferentes condições O ensaio de tração mede a resistência módulo de elasticidade e alongamento na ruptura Ensaios de dureza como Brinell Rockwell e Vickers avaliam a resistência à penetração O ensaio de impacto determina a resistência à fratura sob carregamento dinâmico Ensaios de fadiga e fluência analisam o comportamento sob tensões cíclicas e altas temperaturas respectivamente vii Falha Capítulo 8 Fratura Fadiga e Fluência A fratura pode ser dúctil com alta deformação antes da ruptura ou frágil com pouca deformação A fadiga ocorre devido a tensões cíclicas e pode levar à falha prematura do material A fluência é uma deformação lenta e contínua sob carga constante em altas temperaturas A análise de falhas é essencial para projetar materiais mais seguros e resistentes