Aula_001_CM
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CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA
- Características e propriedades mecânicas dos metais
INTRODUÇÃO
Os principais materiais de engenharia utilizados na indústria de transformação são:
- Materiais metálicos - Materiais poliméricos - Materiais cerâmicos
Ciência de Materiais - investiga a relação existente entre a estrutura dos materiais e suas propriedades.
Engenharia de Materiais - concebe a estrutura dos materiais para produzir substâncias com um conjunto pré-
determinado de propriedades. Os engenheiros estudam os materiais porque ao projetar terão sempre de
estar conscientes das suas propriedades e dos problemas que esses materiais originam. Estes problemas
manifestam-se nos materiais mais variados.
- Caixas de mudanças - Superestruturas de edifícios
- Refinarias de Petróleo - "Chips" para microprocessadores
- Fuselagem de avião - Aço para navios e trens
FUNÇÃO DA ENGENHARIA
O engenheiro deve verificar:
• A relação entre custo e o conjunto ideal de propriedades para um determinado fim.
• Fazer a escolha dos materiais de acordo com a qualidades e serviço a um preço razoável.
• Entender que o material perfeito para um trabalho poderá ser demasiadamente caro.
• Se haverá deterioração das propriedades do material durante a operação em serviço.
• Escolher o material certo entre inúmeros disponíveis para um determinado fim.
• O material deve possui a melhor combinação de propriedades possíveis.
• Normalmente combinações de elementos metálicos (e.g: ligas)
• Excelente condução elétrica e calor e têm aparência lustrosa (brilhante)
• São fortes mas deformáveis
• São extensivamente usados em aplicações estruturais
Metais
• Compostos que contêm elementos metálicos e não-metálicos.
• Compreende os materiais: Cimento, porcelana, vidros, refratários e cerâmicas finas
• Fracos condutores de eletricidade, calor e bons isolantes térmicos.
• Duros e frágeis (quebradiços)
• Mais resistentes a altas temperaturas e ambientes agressivos do que os metais e os polímeros
Cerâmicos
TIPOS DE MATERIAIS DE ENGENHARIA
Polímeros
• Em geral, compostos orgânicos que são plásticos ou borrachas (e.g. polietileno, Teflon'")
• Feitos de carbono, hidrogénio e outros elementos não-metálicos
• Em geral, moléculas grandes (macromoléculas)
• Baixa densidade e muito flexíveis
• Compostos de mais de um tipo de material ("fibra de vidro" é feita de fibras de vidro embebidas num polímero)
• Apresentam uma combinação das melhores características de cada componente (e.g. a fibra de vidro adquire a
resistência à tensão do vidro e a flexibilidade do polímero)
Compósitos
RESISTÊNCIA MECÂNICA
Está relacionada à natureza das ligações que existem entre os átomos, seja ele metálico ou não-metálico.
São reunidas em dois grupos: propriedades físicas e propriedades químicas.
As propriedades físicas determinam o comportamento do material em todas as circunstâncias do processo
de fabricação e de utilização, e são divididas em propriedades mecânicas, propriedades térmicas e
propriedades elétricas.
As propriedades mecânicas aparecem quando o material está sujeito a esforços de natureza mecânica. Isso
quer dizer que essas propriedades determinam a maior ou menor capacidade que o material tem para
transmitir ou resistir aos esforços que lhe são aplicados. Propriedade necessária durante o processo de
fabricação e sua utilização.
Para a indústria mecânica, esse conjunto de propriedades é o mais importante para a escolha de uma
matéria-prima. Dentre as propriedades mecânicas, a mais importante é a resistência mecânica. Essa
propriedade informa o quanto o material é capaz de resistir à ação de determinados tipos de esforços, como
a tração e a compressão.
A resistência mecânica relaciona-se às forças internas de atração existentes entre as partículas que
compõem o material. Quando as ligações covalentes unem um grande número de átomos, como no caso do
carbono, a dureza do material é grande.
ELASTICIDADE
É a capacidade que o material deve ter de se deformar quando submetido a um esforço, e de voltar à forma
original quando o esforço termina. Quando se fala em elasticidade, o primeiro material a ser lembrado é a
borracha, embora alguns tipos de materiais plásticos também tenham essa propriedade. Porém, é preciso
lembrar que o aço, quando fabricado para esse fim, também apresenta essa propriedade. É o caso do aço
para a fabricação das molas.
PLASTICIDADE
É a capacidade que o material deve ter de se deformar quando submetido a um esforço, e de manter essa
forma quando o esforço desaparece. Essa propriedade é importante para os processos de fabricação que
exigem conformação mecânica como, por exemplo: na prensagem, para a fabricação de partes da carroceria
de veículos, na laminação, para a fabricação de chapas, e na extrusão, para a fabricação de tubos. A
plasticidade pode se apresentar no material como maleabilidade (forma chapas ou lâminas) e como
ductilidade (formar filamentos).
DUREZA
É a resistência do material à penetração, à deformação plástica permanente e ao desgaste. Em geral os
materiais duros são também frágeis.
FRAGILIDADE
É também uma propriedade mecânica, na qual o material apresenta baixa resistência aos choques. O vidro,
por exemplo, é duro e bastante frágil.