PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
PROPREDADES MECÂNICAS
Deformação elástica e plástica
Mecanismos da deformação plástica
Deformaç...
Tensão - deformação
Qual dos materiais A, B,C
a) tem maior resistência?
b) é mais dúctil?
c) é mais frágil?
d) é mais tena...
Curva tensão - deformação em monocristais de
molibdênio em diferentes direções cristalinos:
anisotropia cristalina
Influência da temperatura no comportamento
mecânico do aço ASTM A 913 :
Esquema das mudanças na rede
cristalina durante a deformação
Esquema das mudanças na rede
cristalina durante a deformação
ESCORREGAMENTO
MACLAÇÃO
ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO
DE DISCORDÂNCIAS
ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO
DE DISCORDÂNCIAS
discordância em aresta discordância em hélice
ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO
DE DISCORDÂNCIAS
Movimento “não conservativo” das discordâncias
BANDAS DE DESLIZAMENTO
BANDAS DE DESLIZAMENTO
τ
τ
SISTEMAS DE DESLIZAMENTO
ccc
O número de combinações
de planos e direções pode
ser calculada:
número de planos = 6
número ...
SISTEMAS DE DESLIZAMENTO
O número de combinações
de planos e direções pode
ser calculada:
número de planos = 4
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SISTEMAS DE DESLIZAMENTO
O número de combinações
de planos e direções pode
ser calculada:
número de planos = 1
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ELASTICIDADE E PLASTICIDADE
Projetos de componentes estruturais:
as solicitações impostas produzem
comportamento elástico
...
EXEMPLOS DO COMPORTAMENTO
MECÂNICO DE MATERIAIS SOB CARGA
MODELOS IDEALIZADOS:
σ
ε
EXEMPLOS DO COMPORTAMENTO
MECÂNICO DE MATERIAIS SOB CARGA
COMPORTAMENTO REAL:
ENCRUAMENTO
para prosseguir o processo de deformação
plástica, o nível de tensão deve ser cada vez
maior, até ser atingido...
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
DOS METAIS POLICRISTALINOS
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
DOS METAIS POLICRISTALINOS
ALUMÍNIO POLICRISTALINO
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
DOS METAIS POLICRISTALINOS
AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX COM MACLAÇÃO
DEVIDO A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
DOS METAIS POLICRISTALINOS
IRÍDIO POLIRISTALINO
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
DOS METAIS POLICRISTALINOS
DESENVOLVIMENTO DE ORIENTAÇÃO CRISTALOGRÁFICA
INFLUÊNCIA DA ANISOTROPIA NA
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DE UM
MATERIAL POLICRISTALINO
A ANISOTRPOPIA DAS PROPRIEDADES
MECÁNICAS P...
MECANISMOS
DE ENDURECIMENTO
Endurecimento por deformação plástica
Endurecimento por contornos de grão
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ENDURECIMENTO
POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
É o fenômeno no qual um material endurece
devido à deformação plástica
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ENDURECIMENTO
POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
Densidade das discordâncias:
Materiais solidificados lentamente:
103
discordâncias/m...
Aumento do número de discordâncias durante
a deformação plástica:
MULTIPLICAÇÃO DAS DISCORDÃNCIAS PELO
MECANISMO DE FONTE DE FRANK - READ
INTERAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS
atração repulsão
MUDANÇA DA TENSÃO DE ESCOAMENTO E
DA DUCTILIDADE POR DEFORMAÇÃO A FRIO
ENDURECIMENTO
POR CONTORNOS DE GRÃO
Efeitos dos contornos de grão no movimento das
discordâncias:
A desordem atômica na re...
EFEITO DO TAMANHO DO GRÃO NAS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
A equação de Hall - Petch:
onde: σy - tensão de escoamento
σ0 - tensã...
Limite superior de endurecimento por
contorno de grão
EFEITO DO TAMANHO DE GRÃO NA
TENSÃO DE ESCOAMENTO
Material:
Latão 70% Cu - 30% Zn
ENDURECIMENTO
POR SOLUÇÃO SÓLIDA
 Causa: interação dos átomos
substitucionais e intersticiais com as
discordâncias
 Como...
INTERAÇÃO DOS ÁTOMOS DO
SOLUTO COM AS DISCORDÂNCIAS
Interação de um átomo intersticial
com uma discordância em aresta. As
...
INFLUÊNCIA DO TEOR DO SOLUTO
NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS
Influência do teor de níquel na tensão de escoamento e no
alongame...
ENDURECIMENTO
POR DISPERSÃO DE FASES
 Causa: presença de partículas finamente
dispersas que dificultam o movimento das
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TIPO DA PARTÍCULA
Precipitado – surge com a diminuição da
solubilidade do soluto com a temperatura em
uma solução sólida p...
EFICIÊNCIA DAS PARTÍCULAS NO
ENDURECIMENTO
Depende:
a) do tamanho
b) espaçamento
c) tipo de interface
coerente
semi-coeren...
TIPO DE INTERFACE
PARTÍCULA - MATRIZ
coerente incoerente semi-coerente
INTERAÇÃO
PRECIPITADO / DISCORDÂNCIA
Corte ( partícula “ mole”)
Ultrapassagem (partícula “dura”)
O mecanismo de endurecime...
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5 propriedades mecânicas

  1. 1. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS PROPREDADES MECÂNICAS Deformação elástica e plástica Mecanismos da deformação plástica Deformação dos metais policristalinos Mecanismos de endurecimento
  2. 2. Tensão - deformação Qual dos materiais A, B,C a) tem maior resistência? b) é mais dúctil? c) é mais frágil? d) é mais tenaz? e) tem a maior resiliência?
  3. 3. Curva tensão - deformação em monocristais de molibdênio em diferentes direções cristalinos: anisotropia cristalina
  4. 4. Influência da temperatura no comportamento mecânico do aço ASTM A 913 :
  5. 5. Esquema das mudanças na rede cristalina durante a deformação
  6. 6. Esquema das mudanças na rede cristalina durante a deformação
  7. 7. ESCORREGAMENTO
  8. 8. MACLAÇÃO
  9. 9. ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS
  10. 10. ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS discordância em aresta discordância em hélice
  11. 11. ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS Movimento “não conservativo” das discordâncias
  12. 12. BANDAS DE DESLIZAMENTO
  13. 13. BANDAS DE DESLIZAMENTO τ τ
  14. 14. SISTEMAS DE DESLIZAMENTO ccc O número de combinações de planos e direções pode ser calculada: número de planos = 6 número de direções = 2 número de sistemas de escorregamento: 6 x 2 = 12
  15. 15. SISTEMAS DE DESLIZAMENTO O número de combinações de planos e direções pode ser calculada: número de planos = 4 número de direções = 3 número de sistemas de escorregamento: 3 x 4 = 12 CFC
  16. 16. SISTEMAS DE DESLIZAMENTO O número de combinações de planos e direções pode ser calculada: número de planos = 1 número de direções = 3 número de sistemas de escorregamento: 1 x 3 = 3 HC
  17. 17. ELASTICIDADE E PLASTICIDADE Projetos de componentes estruturais: as solicitações impostas produzem comportamento elástico Processos tecnológicos de fabricação: envolvem nas peças conformadas deformações plásticas
  18. 18. EXEMPLOS DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MATERIAIS SOB CARGA MODELOS IDEALIZADOS: σ ε
  19. 19. EXEMPLOS DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MATERIAIS SOB CARGA COMPORTAMENTO REAL:
  20. 20. ENCRUAMENTO para prosseguir o processo de deformação plástica, o nível de tensão deve ser cada vez maior, até ser atingido o limite de resistência
  21. 21. DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS
  22. 22. DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS ALUMÍNIO POLICRISTALINO
  23. 23. DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX COM MACLAÇÃO DEVIDO A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
  24. 24. DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS IRÍDIO POLIRISTALINO
  25. 25. DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS DESENVOLVIMENTO DE ORIENTAÇÃO CRISTALOGRÁFICA
  26. 26. INFLUÊNCIA DA ANISOTROPIA NA DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DE UM MATERIAL POLICRISTALINO A ANISOTRPOPIA DAS PROPRIEDADES MECÁNICAS PODE CAUSAR ORELHAMENTO NA CONFORMAÇÃO DAS CHAPAS
  27. 27. MECANISMOS DE ENDURECIMENTO Endurecimento por deformação plástica Endurecimento por contornos de grão Endurecimento por solução sólida Endurecimento por dispersão de fases
  28. 28. ENDURECIMENTO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA É o fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica (realizado pelo trabalho à frio) Causa: aumento de número das discordâncias e imperfeições promovidas pela deformação, que dificultam o escorregamento dos planos atômicos
  29. 29. ENDURECIMENTO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Densidade das discordâncias: Materiais solidificados lentamente: 103 discordâncias/mm2 Materiais deformados: 109 - 1010 discordâncias/mm2 Materiais deformados e tratados termicamente: 105 - 106 discordâncias/mm2
  30. 30. Aumento do número de discordâncias durante a deformação plástica:
  31. 31. MULTIPLICAÇÃO DAS DISCORDÃNCIAS PELO MECANISMO DE FONTE DE FRANK - READ
  32. 32. INTERAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS atração repulsão
  33. 33. MUDANÇA DA TENSÃO DE ESCOAMENTO E DA DUCTILIDADE POR DEFORMAÇÃO A FRIO
  34. 34. ENDURECIMENTO POR CONTORNOS DE GRÃO Efeitos dos contornos de grão no movimento das discordâncias: A desordem atômica na região de um contorno de grão resulta em uma descontinuidade no plano de escorregamento de um grão para outro. Devido às orientações cristalográficas diferentes de grãos, as discordâncias em movimento devem mudar sua direção de movimento, o que é tanto mais difícil quanto maior for a diferença entre orientação entre os grãos.
  35. 35. EFEITO DO TAMANHO DO GRÃO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS A equação de Hall - Petch: onde: σy - tensão de escoamento σ0 - tensão necessária para movimentar as discordâncias k – coeficiente de endurecimento d - diâmetro médio dos grãos
  36. 36. Limite superior de endurecimento por contorno de grão
  37. 37. EFEITO DO TAMANHO DE GRÃO NA TENSÃO DE ESCOAMENTO Material: Latão 70% Cu - 30% Zn
  38. 38. ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA  Causa: interação dos átomos substitucionais e intersticiais com as discordâncias  Como age: os campos da tensão em torno destes átomos limitam o movimento da discordâncias sob a ação de uma carga externa
  39. 39. INTERAÇÃO DOS ÁTOMOS DO SOLUTO COM AS DISCORDÂNCIAS Interação de um átomo intersticial com uma discordância em aresta. As posi-ções assumidas diminuem a tensão na rede cristalina. Interação de um átomo substitucional com uma discordância em aresta. As posições assumidas diminuem a tensão na rede cristalina.
  40. 40. INFLUÊNCIA DO TEOR DO SOLUTO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS Influência do teor de níquel na tensão de escoamento e no alongamento na solução sólida substitucional Cu-Ni
  41. 41. ENDURECIMENTO POR DISPERSÃO DE FASES  Causa: presença de partículas finamente dispersas que dificultam o movimento das discordâncias na rede cristalina  Como age: as partículas causam distorção na rede cristalina e as tensões resultantes interagem com as tensões das discordâncias influencionando a sua mobilidade
  42. 42. TIPO DA PARTÍCULA Precipitado – surge com a diminuição da solubilidade do soluto com a temperatura em uma solução sólida pelo mecanismo de nucleação e crescimento em estado sólido. Fase dispersa – é uma fase em forma de partículas dispersas que não é solúvel na matriz.
  43. 43. EFICIÊNCIA DAS PARTÍCULAS NO ENDURECIMENTO Depende: a) do tamanho b) espaçamento c) tipo de interface coerente semi-coerente incoerente
  44. 44. TIPO DE INTERFACE PARTÍCULA - MATRIZ coerente incoerente semi-coerente
  45. 45. INTERAÇÃO PRECIPITADO / DISCORDÂNCIA Corte ( partícula “ mole”) Ultrapassagem (partícula “dura”) O mecanismo de endurecimento escolhido pelo sistema depende do raio do precipitado, sujeito à restrição de menor τ ο-, isto é, segue pela linha pontilhada. (raio crítico: 5- 30 nm – maior efeito de endurecimento) corte ultrapassagem rc

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