5 propriedades mecânicas

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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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