O documento discute os conceitos de fluência, resiliência e tenacidade em materiais. A fluência é a deformação lenta e permanente sob tensão constante, dependente do tempo. A resiliência é a capacidade de um material voltar ao estado normal após sofrer tensão. A tenacidade é a energia necessária para causar a ruptura de um material e é uma medida da quantidade de energia que pode ser absorvida antes da fratura.

1. Ciência dos Materiais
Fluência, Resiliência e Tenacidade

2. Fluência
 “Fluência é a deformação lenta e permanente de materiais quando estes
são sujeitos a cargas ou tensões constantes e está dependente do
tempo.” Ocorre devido a falha na estrutura cristalina dos materiais.

3. Para os metais ela só é relevante para temperaturas iguais
ou superiores a aproximadamente 0,4 vezes a temperatura
de fusão em Kelvin.

4. Ensaio de Fluência
Os ensaios de fluência
consistem em sujeitar o
provete a cargas e a
temperaturas constantes.
A deformação é medida
e traçada em função do
tempo decorrido até
ocorrer a fratura do
provete.

5. Curva Típica
-Estágio primário: onde a velocidade
de fluência é rápida ocorre nas
primeiras horas. Velocidade de def.
decrescente –encruamento.
-Estágio secundário: A taxa de fluência
é constante. Estágio de duração mais
longo. Equilíbrio entre os processos de
encruamento e recuperação.
-Estágio terciário: Aceleração na taxa
de fluência, estricção seguido de
ruptura.

6. Efeito da Tensão e da Temperatura
Quanto maior a
temperatura e/ou a
tensão maior a
deformação final por
fluência que ocorre em
menos tempo. Menor o
tempo de vida do
componente.

7. Fatores que influenciam a resistência
 Todos os elementos químicos formadores de carbonetos
(com o carbono do aço) ou precipitados de segunda
fase nos materiais não ferrosos travam o processo de
fluência pois dificultam o movimento dos contornos de
grão.
 Nos aços, o Molibdênio possui um efeito maior que os
demais elementos (Ti, V, W, Nb), quando adicionado
entre 0,5 e 1 %.

8. Outros efeitos da alta temperatura
 Outro efeito degradante que atua sobre os materiais quando
expostos à alta temperatura, além da fluência, é a oxidação
superficial.
 A reação química do material da superfície com o meio forma
compostos cerâmicos em geral frágeis (óxidos, sulfetos etc...) que
tendem a quebrar e portanto reduzem a seção resistente do
componente.
 Em aços se adiciona cromo em teores crescentes para aumentar a
resistência desses materiais à oxidação em temperaturas
crescentes.

9. Resiliência
 Definições:
 Para Psicologia
Capacidade do individuo lidar com problemas
 Para Ecologia
Capacidade de restabelecer o equilíbrio
 Para nós
É a capacidade de um material voltar ao seu estado normal depois de ter sofrido
tensão.

10.  A propriedade de alguns
materiais de acumular
energia, quando
exigidos ou submetidos a
estresse sem ocorrer
ruptura.
 Esses materiais, logo
após um momento de
tensão, podem ou não
ser danificado, e caso
seja, se ele terá a
capacidade de voltar
ao normal.

11.  É medida em percentual da energia devolvida após a
deformação. Onde 0% indica que o material sofre
deformações exclusivamente plásticas e 100%
exclusivamente elásticas.
 Quanto maior for a resiliência, maior é a quantidade de
energia restituída
 A quantidade de energia que não é restituída pode
manifestar-se sob a forma de calor, ou seja, num
aumento de temperatura

12. Módulo de resiliência
 É a área sob a curva
tensão-deformação de
engenharia até o
escoamento.
 Em situações extremas,
isto é, quando o artefato
não restitui praticamente
nenhuma energia, a
elevação de calor é tal,
que conduz à sua
destruição.

13.  Em aplicações de
natureza dinâmica e
especialmente nos
casos de tensões
dinâmicas de elevada
frequência, em que a
acumulação de
energia observada ao
fim de um certo
número de ciclos pode
também conduzir à
destruição do artefato.

14. Curva de descarga
 Um espécimen de submetido a uma força crescente qualquer,
obtendo-se, em resposta, as correspondentes deformações. A
representação gráfica das forças aplicadas em função das
deformações obtidas corresponde à curva de carga mostrada na
Figura, pela linha ascendente A-B. supondo que a força aplicada
seja removida progressivamente, o espécimen tende a recuperar a
sua forma inicial, mas não recuperará completamente; temos
então a curva de descarga (linha descendente B-C).

15. Como as áreas sob as curvas
representam a energia
fornecida na fase de carga e a
energia devolvida na fase de
descarga, a diferença entre
elas corresponde à área
compreendida entre as duas
linhas; é a chamada histerése.
Quanto maior é a histerése,
menor é a resiliência. A
distância A-C corresponde a
uma deformação residual
permanente.

16.  Uma forma simples de medir a
resiliência é pelo ensaio de “ressalto”
(rebound).
 Um disco de determinado diâmetro e
espessura é colocado no porta
provetes, onde recebe o impacto de
um pêndulo de martelo, em queda
livre. A zona de impacto é constituída
por uma superfície semi esférica. Em
resultado do impacto, o pêndulo
recua e é então medida a altura a
que é devolvido, exprimindo-se a
resiliência pela percentagem desta
altura em relação à altura de queda.

17. Tenacidade
 Tenacidade é a energia mecânica, ou seja, o impacto
necessário para levar um material à ruptura. Tenacidade é
uma medida de quantidade de energia que um material
pode absorver antes de fraturar. Os materiais cerâmicos, por
exemplo, têm uma baixa tenacidade.
 É representado pela área sob a curva tensão-deformação
até o ponto da fratura.
 Sua unidade é a mesma de resiliência (energia por unidade
de volume do material).

18.  O material capaz de absorver uma quantidade elevada de energia
nesse regime é dito tenaz. É o oposto do material frágil, onde se tem a
fratura com pequena absorção de energia.
 Fatores importantes para definir esta propriedade é a forma
geométrica do corpo de prova, bem como a maneira com que a
carga é aplicada.
 Para situações onde o processo é estático a tenacidade pode ser
avaliada a partir dos resultados de um ensaio tração-deformação em
tração.
 É o oposto do material frágil, onde se tem a fratura com pequena
absorção de energia.

19.  Tal energia pode ser calculada através da área num gráfico Tensão -
Deformação do material, portanto basta integrar a curva que define o
material, da origem até a ruptura.

20.  Segundo a tenacidade um mineral pode ser:
 • Friável (frágil, quebradiço): Que pode ser quebrado ou reduzido
a pó com facilidade. Ex: calcita, fluorita.
 • Maleável: Pode ser transformado facilmente em lâminas, Ex. ouro,
prata, cobre.
 • Séctil: Pode ser facilmente cortado com um canivete. Ex ouro,
prata, cobre.
 • Dúctil: Pode ser transformado facilmente em fios. Ex. ouro, prata,
cobre.
 • Flexível: Pode ser dobrado, mas não recupera a forma anterior.
Ex: talco, gipsita.
 • Elástica: Pode ser dobrado mas recupera a forma anterior. Ex.
micas.

21.  "Dureza é a resistência ao risco. Não deve ser
confundida com a tenacidade, que é a resistência ao
choque mecânico."