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.