Aula Seleção 2016 Diurno

8/18/2019 Aula Seleção 2016 Diurno

1/96

M a r i a T e r e s a

P a u l i n o A g u i l a r

Metalurgia Física dos Aços

Maria Teresa Paulino Aguilar

Paulo Cetlin

SELEO DE MATERIAIS

Maria Teresa Paulino Aguilar

[email protected]

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia de Materiais e Construção


2/96



BIBLIOGRAFIA

1. ASHBY, Ma F.. S Maa PM. S Pa: E Ba, 2012. 696 .

2. FERRANTE, Ma. S Maa. 3. . SCa: Ea, 2014.

3. ASHBY, Ma F.; SHERCLIFF, H; CEBON, Da.Maa: E, S, P a D.O: Ba, 2007. 528 .


3/96



DESIGN PROJETO DESENHO

I a

E

P


4/96




5/96




6/96



DESIGN PROJETO DESENHO

FUNCIONAL ESTTICO SIMBLICO


7/96



Estrutura

Processamento

Propriedades DesempenhoCiênciaBásica

Necessidade ouExperiênica

Social

Estrutura

Processamento

Propriedades DesempenhoCiênciaBásica

Necessidade ouExperiênica

Social


8/96



10 -16 10-12 10 -8 10-4 1 102

ciência dos materiais eng.estruturalfilosofia

Incorporação de conceitos básicos em ciência permite controle dedesempenho, aumento de qualidade e competividade


9/96



Estrutura

Desempenho

Processamento

Propriedade

s


10/96



O COMPORTAMENTO(PROPRIEDADES) DO

MATERIAL DEPENDE DA

ESTRUTURA /PROCESSAMENTO


11/96



A ,

(ASHBY, 1999)


12/96



A

aa a a aa

a a a a aa a a

a a

a= a a a aa


13/96



1. E M F ( C M): V V, F, S

2. E M F P (E): A

3. E Q ( M F):A, MIT S MSE


14/96


P a u l i n o A g u i l a r E

S M()


15/96




16/96




17/96



MATERIAIS DE ENGENHARIA

1 :

N T E

1 natural pedra, couro, madeira, diamante2 conhecimento empírico aço, latão, bronze, concreto

3 conhecimento científico alumínio, aço inox, elastômero

4 material projetado vidros metálicos, ligas efeito memória


18/96



2 :Maa M: F(a )N F

Maa N M: C

P(a, )

3 :Ma a

Maa PMaa NaaMaa CCEaBaaNaaaS.......


19/96




20/96




21/96




22/96




23/96



COMPOSTO

10%A + 90%B

R M

P = 0,10 PA + 0,90 PB


24/96




25/96



Pa a aaa aa

a a a a aa .

DESEMPENHO = SERVIO

Propriedades físico-químicas Propriedades mecânicas

Densidade

Propriedades Térmicas

Propriedades Elétricas

Propriedades Magnéticas

Propriedades Ópticas

Propriedades Acústicas

Propriedades de Corrosão e Oxidação

Resistência Mecânica

Ductilidade

Rigidez

Dureza

Resistência à Fadiga

Resistência à Fluência

Tenacidade e Tenacidade à fratura

homogêneos e isotrópicos


26/96



D

D

A

S

P S

I P E P M


27/96



I . Pa . Ea . Pa . Maa

P S

1 R: ..

2 E :

3 C : .

A C V ACV

C C V


28/96



•

•


29/96



→


30/96



,

.


31/96

M a r i a T e r e s a P a u l i n o A g u i l a r


32/96



33/96


P M

Ea M

, a, .


34/96


1 ENSAIO DE TRAO (COMPRESSO)

(a) (b) (c) (d)

(a) a a,

()a a,

() a a,

()a a a a .

força força



35/96


FORÇA (F)

a = L - L oFORÇA (F)

Lo

F

Alongamento (a)O

L oL

F



36/96


D A a D a aa . N aa a ( D), aa aa aaa a ("ESTRICO"). Oaa a a a a aa . E F a aa a a.

E aa a a

F

Alongamento (a)

A

B

O

D

EstricçãoFratura

Lo

C E

F

Lf


37/96


F a

Aa



38/96


Aa

F

F


39/96


Aaa

Paa a aa aa aa, a a a

A a a a a a aa a a a a aa, aa a a aa a a a.



40/96


T aa a a a: (A) a aa aa , (B) aa a a a (C) aa a.

P a a

a = L - L o

F

Alongamento (a)

A

B

C

O



41/96


Qa aa a a a

aa a A aa A', a aa a F aa F'. Paa a aa, a a aTENSO (σ), a aa a a:

T a

FORÇA (F)

FORÇA (F)

L

o

FORÇA (F')

FORÇA (F')

oL

AoA'o

(/2, Pa = N/2,MPa = 106 Pa, )

σ = F

Ao

σ = F

Ao



42/96


LIMITE DE ESCOAMENTO (σ):

T a aF

Alongamento (a)

A

B

O

máxF

FA

LIMITE DE RESISTNCIA (σt ):

σ e A

o

F

A

=

σ t máx

o

F

A=



43/96

M a r i a T e r e s

a P a u l i n o A g u i l a r

Qa aa aa (a) a a a (L L'), a , aaaa, a a a a

a . Paa a a a, aa (a) a DEFORMAO PERCENTUAL (ε), a aa a a (L), a:

Da a

F

F

L'o

Ao

FF

FF

L

a

Ao Ao Ao

F F

a

LoL'

ε = ⋅a

Lo100

ε = ⋅a

Lo100 (%)



44/96

M a r i a T e r e s


FORÇA (F)

FORÇA (F)

Lo

FORÇA (F')

FORÇA (F')

oL

AoA'o

AL% = lf - lo x 100lo

RA% = Ao - Af x 100Ao

Da



45/96

M a r i a T e r e s


A a aa aa aa aaa , aa aaa a, aa.

L a

σ

εO

e0,2%σ

0,2 %

F

Alongamento (a)

A

B

O

máxF

FA


46/96

M a r i a T e r e s




47/96

M a r i a T e r e s


N F a, aa a aa a0,2% aaa aaa a OA, a aa. Ea F0,2%,

aa σ0,2% aa a

F

a

O

0,2%

a = ( 0,2. L ) / 100o

F

A

0,2%

C a a 0,2%

a0,2% = (0,2 . Lo) / 100

O aa (a0,2%) a

ε = 0,2 %, a :

σ eo

F

A0 2

0 2, %

, %=



48/96

M a r i a T e r e s


Metais: é o limite de escoamento a 0,2% do material, medido na traçãoou na compressão.

σ

εO

e0,2%σ

0,2 %

Ra Ma



49/96

M a r i a T e r e s


Polímeros: é a tensão na qual o comportamento da curva tensão-deformação sob tração torna-se marcadamente não linear,correspondendo tipicamente a uma deformação de 1% (figura 2)quando a temperatura de transição vítrea (Tg ) está próxima da

temperatura de ensaio. Os polímeros são um pouco mais resistentes(cerca de 20% ) à compressão que à tração.

Ra Ma



50/96

M a r i a T e r e s


Cerâmicas e Vidros: depende muito do tipo de carregamento. Sobtração, a resistência corresponde à fratura (σσσσf t). Sob compressão, a

resistência refere-se ao esmagamento do material (σσσσf c). Em geral, arelação típica que se tem é: σσσσf c = 15 σσσσf t.

Compósitos: é comumente associada à tensão correspondente a umadeformação plástica de 0,5%. Os compósitos que contém fibrasdirecionadas são um pouco mais fracos (cerca de 30% ) sob compressãoque sob tração, devido à flambagem das fibras.

Ra Ma


51/96

M a r i a T e r e s


T e

n s ã o (

p s i )

x 1 0 3

Deformação (mm/mm) x 10-2

σσσσ εεεε :

σσσσ = F/Aεεεε = (/0)

σσσσ = σσσσ (1+ εεεε)

εεεε = (1+ εεεε)

•


52/96

M a r i a T e r e s


σσσσ

εεεε



53/96

M a r i a T e r e s


Pa a ABNT NBR 7480 ALONGAMENTO PERCENTUAL AT AFRATURA (A

) a a (L

= 10 D

):

Aa a

A L L

L

p

f o

o

=−

⋅100 (%)

L= n divisões(b)

L0 = n divisões

(a)

L = n divisões

(c)



54/96

M a r i a T e r e s


Lo

Lf

Do

Df

D ESTRICO (Z) a a :

Z D D

D

o f

o

=−

⋅

2 2

2 100 (%)

E



55/96

M a r i a T e r e s


a a a aa aa a

a a aa aaaa Y

a a, a a, a a aa a a

a a aa, a aa, a, a a a a a aa a aa .

σσσσ εεεε H

RIGIDEZ


56/96

M a r i a T e r e s


0

20

40

6080

100

120

140

160

180

200

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

Deformação(%)

T e n s ã o ( M P a )


57/96

M a r i a T e r e s


separação

f o r ç

a

≈ (/) 0

0


58/96



59/96

(υυυυ)


60/96

M a r i a T e r e s a P a u l i n o A g u i l a

r

.

(υυυυ) .


61/96


r

CISALHAMENTO


62/96


r


63/96


r

R

aaa aa a a aa aa aaa a aa, aa aa.

a U a a a a a aa a aa a aa a a a a.

A2

T

Da

∫∫∫∫ σσσσεεεε

I .

Pa . Ea . Pa . Maa

T


64/96


r

A :

() .

A2

T(S)

Da()

Ma.

Ma. A1

A1


65/96


r D a aa a, a a a aa a aa a. Pa, aa aa aa a a a a

Maa aa a a a a aa a aa a, , a, aaaa.

O aa aa aa aa aa a (). E

a.O a a a aaaa aa a, a aa a aa.I aa a a a a

aa.

2 1 /

/



66/96


r

T Faa

2 ENSAIO DE IMPACTO



67/96


r

altura

inicial altura

final

corpo de

prova

leitura da

energia absorvida

Charpy

Izod

altura

inicial altura

final

corpo de

prova

leitura da

energia absorvida

Charpy

Izod

carga de impacto

Charpy

(a)

carga deimpacto

Izod

(b)

2 ENSAIO DE IMPACTO

a aa a aa



68/96


r

a (a aa), a a ( a).

a aa a a aaa aa aa, a a a aa a

a aa a. S a a aa aa aa aa a a a a aa . O a, a a a a a a a a aa aa aa.

a a aa a aa.

a a a a aa a ( aa a aa).

a aa a a a aa a a aa . A, a a a a a aa a a

aa.



69/96


r

ENERGIA

TEMPERATURA

dúctil

frágil

3 ENSAIO DE FLEXO



70/96

M a r i a T e r e

s a P a u l i n o A g u i l a

r

3 ENSAIO DE FLEXO

4 TENACIDADE FRATURA

I .

Pa . Ea . Pa . Maa


71/96

M a r i a T e r e


r

σ

4 TENACIDADE FRATURA

5 ENSAIO DE DUREA



72/96

M a r i a T e r e


r

a a a a aa a .

a a a a a a(aa), a a (a), a a

(aa), a a a aa (a),a a (a ), .

a a. Paa a, a a a aa: a a D a a a F

a a a a . A aa, a a,a a a a a.

d

F

D

Impressão

Esfera



73/96

M a r i a T e r e


r

Ea a B

d

F

D

Impressão

Esfera

A a B (HB) a a a F a aa aa a a a. Paa F a N, HB

a :

HB F

D D D d =

− −

0 2042 2

,

( )π



74/96

M a r i a T e r e


r

D a a a ABNT NBR 6394, a a a aa a a

aa :

Caa a a B

FORA (N) FORA () D ()

29420 3000 10

7355 750 5

1840 187,5 2,5

294 30 1

0 25 0 60, , D d D≤ ≤



75/96

M a r i a T e r e


r

M L HB ( / )

23

1010 95

1040 149

1090 248

304 150

Ra HB a a



76/96

M a r i a T e r e


r

a a : σ = 0,36 HB [/2]

a a : σ = 0,34 HB [/2]

σ

ε

t

F

DEsfera

σ

L E

( M P )

B

( 1 0 3 )



77/96

M a r i a T e r e

s a P a u l i n o A g u i l a r

d

F (kgf)Impressão

Pirâmide dediamante

Ea a V

HV

x F

d =0 102 1 8544

2

, ,



78/96

M a r i a T e r e


Ea a RF

Penetrador

Pré-carga

Profundidade de penetração após:

Carga Total

t

ESCALA F () PENETRADOR APLICAO

A (HRA) 60 aa a a ( < 2,54 )

B (HRB) 100 a 1/16 a a

C (HRC) 150 aa a a


79/96

M a r i a T e r e


HB

=================================================

68 85 5 x 100 240

HR HRA HB HRB HB

I .

Pa . Ea . Pa . Maa


80/96

M a r i a T e r e


C a aa a

68 85,5 -x- 100 240

67 85,0 -x- 99 234

66 81,5 -x- 98 228

65 84,0 -x- 97 222

64 83,5 -x- 96 216

63 83,0 -x- 95 210

62 82,5 -x- 94 205

61 81,5 -x- 93 200

60 81,0 -x- 92 195

59 80,5 -x- 91 190

58 80,0 -x- 90 185

57 79,5 -x- 89 180

56 79,0 -x- 88 176

55 78,5 -x- 87 172

54 78,0 -x- 86 169

53 77,5 -x- 85 165

52 77,0 -x- 84 162

51 76,5 -x- 83 159

50 76,0 -x- 82 156

49 75,5 -x- 81 153

48 74,5 -x- 80 150

47 74,0 448 79 147

46 73,5 437 78 144

45 73,0 425 77 141

44 72,5 415 76 139

42 71,5 393 75 137

40 70,5 372 74 135

38 -x- 352 72 130

36 -x- 332 70 125

34 -x- 313 68 121

32 -x- 297 66 117

30 -x- 283 64 114

28 -x- 270 62 110

26 -x- 260 60 107

6 ENSAIO DE DOBRAMENTO



81/96

M a r i a T e r e


O a a aa a 180 a a aa ( a) (a) φ D. Pa a a a AB

a a ε a a a:

D φ

A B

ε

φ

=

+

1

1100

D x (%)

A, aa a a ε, (D) a aa a. Va D a a a a a a aa aa aaa.

Paa aa, (a) aa a a aaa.

P a aaa a a aa.


7 ENSAIO DE FADIGA


82/96

M a r i a T e r e


A

.

C σ N C W


83/96

M a r i a T e r e




84/96

M a r i a T e r e




85/96

M a r i a T e r e



86/96

M a r i a T e r e




87/96

M a r i a T e r e



88/96



89/96



90/96


T C

C

D a a a aa a a a a (



91/96


a aa (a, , a , ).

P a a a

aa a a a a aa aa.

Ia aa a a a a

a aa a T Ma, a a a 2/3 a a. A a a aa a.

R a

a a.

O a a a a a a a aa, a a aaaa SN aa (a a aa).


8 ENSAIO DE FLUNCIA


92/96


F

/

( T > 0,4 T ).


93/96


R 100,1.000 10.000 .

R

(0,0001 0,001 %/).


94/96


T 1%

100.000 ( 10.000 1000)

O

(


95/96


( ).

C .47 .304 SP O./N./D. 2001


96/96

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