cap 5 -_ensaios_mecanicos

Introdução a Introdução a tecnologia dos tecnologia dos

materiaismateriais

Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. EngProf. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINAUNIDADE DE ENSINO DE FLORIANÓPOLISDEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL MECÂNICA - DAMM

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Prof. Henrique Cezar PavanatiProf. Henrique Cezar Pavanati

Propriedades Mecânicas - Propriedades Mecânicas - EnsaiosEnsaios

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POR QUÊ ESTUDAR?• Permitir obtenção de informações rotineiras do produto

Ensaios de controle: condição de recebimento, e condição do produto acabado.

• Desenvolver novas informações sobre os materiais – no desenvolvimento de novas ligas e novos processos de fabricação e novos tratamentos.



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Propriedades mecânicasPropriedades mecânicas



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Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade do material de resistir às forças mecânicas e/ou de

transmiti-las

Propriedades MecânicasPropriedades Mecânicas resistência à tração e compressão; resistência a flexão transversal; resistência ao impacto; resistência à fadiga, à fluência; dureza; plasticidade/ductilidade e tenacidade;



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Para determinar as propriedades de um material são realizados Para determinar as propriedades de um material são realizados ensaios específicos para a cada propriedade. O procedimento de ensaios específicos para a cada propriedade. O procedimento de cada ensaio é descrito em normais técnicas nacionais e cada ensaio é descrito em normais técnicas nacionais e internacionais como:internacionais como:

ISO – International Standard Organization;ISO – International Standard Organization;

ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas; ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas;

DIN - Deutsche Industrie Normen; DIN - Deutsche Industrie Normen;

ASTM – Automotive Society for Testing MaterialsASTM – Automotive Society for Testing Materials

ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADESENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES



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A geometria das amostras a serem ensaiadas A geometria das amostras a serem ensaiadas (chamados corpos de prova) e as condições técnicas (chamados corpos de prova) e as condições técnicas de condução de cada ensaio são descritas nas de condução de cada ensaio são descritas nas normas técnicas. normas técnicas.

Exemplo:Exemplo: Resistência à traçãoResistência à tração é obtida através do chamado é obtida através do chamado

ensaio de tração (tensile test). ensaio de tração (tensile test).

ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADESENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES



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Consiste na separação do material em 2 ou mais partes devido à aplicação de uma carga estática à temperaturas relativa-mente baixas em relação ao ponto de fusão do material

ENSAIO DE TRAÇÃOENSAIO DE TRAÇÃO



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L0

estricção

Lf

A0

corpo de provaantes do ensaio

corpo de provaapós ensaio

Tensão de Tração = F/A (dada em N/mm2)



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Corpo de provaCorpo de prova



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• Dúctil - a deformação plástica continua até uma redução na área para posterior ruptura

• Frágil - não ocorre deformação plástica, requerendo menos energia que a fratura dúctil que consome energia para o movimento de discordâncias e imperfeições no material

O tipo de fratura que ocorre em um dado material depende

da temperatura



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Fraturas dúcteis

Fratura frágil



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Curva tensão x deformaçãoCurva tensão x deformação



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Curva tensão x deformação para açosCurva tensão x deformação para aços



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Fragilidade, Ductilidade e Tenacidade

Deformação

Metal

Metal dúctil

Deformação

Material cerâmico: comportamentofrágil

Deformação

Tensão Tensão Tensão

Deformação

Metal dúctil

Deformação

Material cerâmico: comportamentofrágil

Deformação

Tensão Tensão Tensão

Fragilidade, Ductilidade e Tenacidade



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ENSAIO DE DUREZAENSAIO DE DUREZA



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Para a engenharia de materiais e a metalurgia, dureza é a resistência do material à deformação plástica localizada;


O ensaio de dureza: Aplica-se uma carga Q através de um penetrador e mede-se o tamanho da marca de deformação deixada pelo mesmo (impressão de durezaimpressão de dureza).

Material a ser ensaiado

Q



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Material AMaterial B com

dureza maior do que o material A

Materiais mais duros são mais resistentes a deformação plástica e deixam uma impressão menor

A dureza do penetrador deve ser maior do que a da amostra a ser ensaiada



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a) Dureza Vickers

Penetrador: pirâmide de diamante com base quadrada, com um ângulo de 136 graus entre as faces opostas.

Através do penetrador (pirâmide de diamante) pode se aplicar cargas desde muito pequenas (microdurômetro Vickers, Q < 1N) até da ordem de 1500N (durômetro Vickers).

O microdurômetro Vickers serve para medir a dureza de cada fase distinta do material, desde que a impressão de microdureza seja menor que o tamanho de partícula da fase.



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HV = 1,8544Q/L2 [N/mm2]

L

Q = carga aplicada no ensaio, isto é, ao penetrador de diamante

L = medida da diagonal da impressão de dureza.

Lei de Meyer: Para boa parte dos metais observa-se que HV~ 3e, onde e é a tensão de escoamento do material

A escala Vickers é muito utilizada na pesquisa porque permite comparação dos materiais entre si, desde os de dureza mais baixa (metais) até os muito duros (cerâmica)



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microdureza da matriz

microdureza da fase B

microdureza da fase A

5 m




5 m




5 m




5 m

Microdureza em um material polifásicoMicrodureza em um material polifásico



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b) Dureza BrinellPenetrador: esfera de aço temperado; aplica-se carga Q

através da esfera; mede-se a calota esférica.

HB = Q/Sc =Q/HB = Q/Sc =Q/DpDp (em N/mm2)

D D = Diâmetro; Q Q = carga; Sc Sc = Superfície da calota

p p = profundidade da impressão (deformação plástica).

A dureza BrinellA dureza Brinell ou seja, a escala Brinellescala Brinell é muito utilizada em metais de elevada a média ductilidade, isto é, metais não muito duros



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c) Dureza Rockwell

Penetrador: Vários; o principal é um cone de diamante. O ensaio é baseado na profundidade de penetração subtraída da recuperação elástica. Muito utilizado para medir a dureza de aços duros (aços temperados ou aços temperados + revenidos)



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ENSAIO DE IMPACTOENSAIO DE IMPACTO



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A diferença entre a altura hi e hf está correlacionada com a perda da energia do martelo gasta para romper o corpo de prova.

Martelo Charpy

hi

hf

hi

hf




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Corpos de prova para ensaios de impacto:

Os corpos de prova para o ensaio Charpy são retangulares com as dimensões: h = b = 10 mm e L = 55mm. Um entalhe é feito no meio do corpo de prova para facilitar a fratura. Existem 3 tipos de entalhes praticados:



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Energia absorvida no ensaio de impacto (Joules)

Temperatura do corpo de prova (0C) 10 0 60 - 20 -10 20 30 40 50 - 30






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