Propriedades mecânicas dos metais

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PROPRIEDADES 
MECÂNICAS DOS METAIS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
 Definem o comportamento do material quando 
sujeitos à esforços mecânicos, pois estas estão 
relacionadas à capacidade do material de resistir 
ou transmitir estes esforços aplicados sem 
romper e sem se deformar de forma 
incontrolável.
Principais propriedades mecânicas
 Resistência à tração
 Elasticidade
 Ductilidade
 Fluência
 Fadiga
 Dureza
 Tenacidade,....
Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade 
do material de resistir às forças mecânicas e/ou de 
transmiti-las
Tipos de tensões que uma estrutura 
esta sujeita
 Tração
 Compressão
 Cisalhamento
 Torção
Como determinar as propriedades 
mecânicas?
 Feita através de ensaios mecânicos.
 Utiliza-se normalmente corpos de prova para o 
ensaio mecânico, não é praticável realizar o 
ensaio na própria peça, que seria o ideal.
 Geralmente, usa-se normas técnicas para o 
procedimento das medidas e confecção do corpo 
de prova para garantir que os resultados sejam 
comparáveis.
NORMAS TÉCNICAS
Normas técnicas mais comuns:
ASTM (American Society for Testing and 
Materials)
ABNT (Associação Brasileira de Normas 
Técnicas)
Ensaios para determinação das 
propriedades mecânicas
 Resistência à tração
 Resistência à compressão
 Resistência à torção
 Resistência ao choque 
 Resistência ao desgaste
 Resistência à fadiga
 Dureza
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
 É medida submetendo-se o material à 
uma carga ou força de tração, 
paulatinamente crescente, que promove 
uma deformação progressiva de aumento 
de comprimento
 NBR-6152 para metais
Resistência À Tração
Tensão (σ) X Deformação (ε)
Deformação(εε))= lf-lo/lo=∆l/lo
lo= comprimento inicial
lf= comprimento final
σ = F/Ao Kgf/cm2 ou Kgf/mm2 ou N/ mm2
Força ou carga
Área inicial da seção reta transversal
Comportamento dos metais quando 
submetidos à tração
Resistência à tração
Dentro de certos limites,
a deformação é proporcional
à tensão (a lei de Hooke é 
obedecida)
Lei de Hooke: σ = E ε
Deformação Elástica e Plástica
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
 Precede à deformação 
plástica
 É reversível
 Desaparece quando a 
tensão é removida
 É proporcional à tensão 
aplicada (obedece a lei de 
Hooke)
 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
 É provocada por tensões que 
ultrapassam o limite de 
elasticidade 
 É irreversível; é resultado do 
deslocamento permanente dos 
átomos e portanto não 
desaparece quando a tensão é 
removida
Elástica Plástica
Módulo de elasticidade ou Módulo 
de Young
E= σ/ ε =Kgf/mm2
• É o quociente entre a tensão 
aplicada e a deformação 
elástica resultante. 
•Está relacionado com a rigidez 
do material ou à resist. à 
deformação elástica
Lei de Hooke: σ = E ε
P
A lei de Hooke só 
é válida até este 
ponto 
Tg α= E
α
Coeficiente de Poisson
x
z
O Fenômeno de Escoamento
 Esse fenômeno é nitidamente observado 
em alguns metais de natureza dúctil, 
como aços baixo teor de carbono.
 Caracteriza-se por um grande 
alongamento sem acréscimo de carga.
Tensão de escoamento
Não ocorre escoamento propriamente dito
Escoamento
 Corresponde à tensão máxima aplicada ao material 
antes da ruptura 
 É calculada dividindo-se a carga máxima suportada 
pelo material pela área de seção reta inicial
Resistência à Tração (Kgf/mm2)
 O limite de ruptura é geralmente inferior ao 
limite de resistência em virtude de que a área da 
seção reta para um material dúctil reduz-se 
antes da ruptura
Tensão de Ruptura (Kgf/mm²)
Ductilidade em termos de alongamento
ductilidade
• Corresponde ao alongamento total do 
material devido à deformação plástica
%alongamento= (lf-lo/lo)x100
Ductilidade expressa como 
estricção
 Corresponde à redução na área da seção 
reta do corpo, imediatamente antes da 
ruptura
 Os materiais dúcteis sofrem grande 
redução na área da seção reta antes da 
ruptura
Estricção= área inicial-área final
 área inicial
 Corresponde à capacidade do material de 
absorver energia quando este é 
deformado elasticamente
 A propriedade associada é dada pelo 
módulo de resiliência (Ur)
Ur= σesc2/2E
σesc
Resiliência
 Materiais resilientes são aqueles que têm 
alto limite de elasticidade e baixo módulo 
de elasticidade (como os materiais 
utilizados para molas)
Resiliência
 Corresponde à capacidade do material de 
absorver energia até sua ruptura
tenacidade
Tenacidade
FALHA OU RUPTURA NOS 
METAIS
Fratura
Fluência
Fadiga
 
FRATURA
 Consiste na separação do material em 2 ou 
mais partes devido à aplicação de uma 
carga estática à temperaturas 
relativamente baixas em relação ao ponto 
de fusão do material
FRATURA
 Dúctil a deformação plástica continua 
até uma redução na área
 Frágil não ocorre deformação plástica, 
requerendo menos energia que a fratura 
dúctil que consome energia para o 
movimento de discordâncias e imperfeições 
no material
FRATURA
Fraturas dúcteis
Fratura frágil
Mecanismo da fratura dúctil
a- formação do pescoço
b- formação de cavidades
c- coalescimento das 
cavidades para promover 
uma trinca ou fissura
d- formação e propagação 
da trinca em um ângulo 
de 45 graus em relação 
à tensão aplicada
e- rompimento do material 
por propagação da trinca
FLUÊNCIA (CREEP)
 Quando um metal é solicitado por uma 
carga, imediatamente sofre uma 
deformação elástica. Com a aplicação de 
uma carga constante, a deformação 
plástica progride lentamente com o tempo 
(fluência) até haver um estrangulamento e 
ruptura do material
FLUÊNCIA (CREEP)
 Definida como a deformação 
permanente, dependente do tempo e da 
temperatura, quando o material é 
submetido à uma carga constante
 Este fator muitas vezes limita o tempo 
de vida de um determinado componente 
ou estrutura
FADIGA
 É a forma de falha ou ruptura que ocorre 
nas estruturas sujeitas à forças dinâmicas 
e cíclicas 
 Nessas situações o material rompe com 
tensões muito inferiores à correspondente 
à resistência à tração (determinada para 
cargas estáticas)
FADIGA
 Os esforços alternados que podem 
levar à fadiga podem ser:
 Tração
 Tração e compressão
 Flexão
 Torção,...