smm 0342 - introduÇÃo ao ensaio mecÂnico dos materiais · deformaÇÃo plÁstica dos metais...

SMM 0342 - INTRODUÇÃO AO

ENSAIO MECÂNICO DOS

MATERIAIS

Prof. Dr. José Benedito Marcomini

2

Apresentação do professor

• Engenharia de Materiais (UFSCar-1988);

• Especialização em Engenharia Nuclear (1988);

• Pós-graduação Lato Senso-UFSCar (1990);

• Mestrado em Engenharia Mecânica: Materiais e Processos, área de

concentração: Metalurgia Física e Mecânica de Fratura (Unicamp-2008);

• Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais: área de concentração:

Metalurgia Física, Transformação de Fases (2012);

• Experiência industrial: 22 anos em indústrias de vários segmentos:

automotiva, equipamentos de óleo & gás, movimentação, mineração,

eólica, siderurgia e hidromecânicos;

• Professor da EEL-USP de 2013 a 2016.

Bibliografia

• Souza, Sérgio Augusto “Ensaios Mecânicos de Materiais

Metálicos” – 5º. Edição

• Garcia, Amaurí; Spim, Jaime Alvares; Santos, Carlos

Alexandre “ Ensaio dos Materiais”

• Canevarolo, Sebastião V. “”Técnicas de Caracterização de

Polímeros” – Editora Artliber

Programa

• Introdução

• Ensaio de tração

• Fratura dos corpos de prova ensaiados à tração

• Efeito da temperatura nas propriedades da tração

• Ensaios relacionados à fratura frágil

• Ensaio de dureza

• Ensaio de dobramento e flexão

• Ensaio de compressão

• Fluência

• Fadiga

• Projeto e Seleção dos Materiais

• Falhas em materiais

Método

Aulas expositivas teóricas e aulas de laboratório

Laboratório: 18 e 25 de outubro.

Avaliação

Provas e relatórios das aulas práticas, sendo NF =

0,7[(P1+P2)/2] +0,3 (MR) > 5,0Sendo NF = nota final; P1 e P2 =

provas e MR = média dos relatórios.

P1: 11 DE OUTUBRO DE 2017

P2: 29 DE NOVEMBRO DE 2017

INTRODUÇÃO

DIFERENTES MATERIAIS SÃO UTILIZADOS EM UM MESMO

EQUIPAMENTO, CADA UM COM UMA PROPRIEDADE ESPECÍFICA!

Empilhadora/recuperadora de minérios- Stacker/Reclaimer


Alguns reatores químicos e/ou petroquímicos:

Parte interna e externa com diferentes materiais

MATERIAIS COM PROPRIEDADES ESPECIAIS

AEROGEL

STARDUST-2004


O aerogel foi criado por Steven Kistler, em 1931, como resultado de

uma aposta com Charles Learned, para tentar substituir o líquido

de gelatinas por gás, sem causar encolhimento. Trata-se de Sílica

com 90% a 98% de ar. Processo complexo.


EXCELENTE ISOLANTE TÉRMICO


PODERIA SER UTILIZADO EM OUTRAS APLICAÇÕES,

COMO ISOLANTE TÉRMICO.

PROBLEMA ERA RESISTÊNCIA MECÂNICA.

SOLUÇÃO: INTRODUÇÃO DE NANOTUBOS DE

CARBONO COM FULERENOS BUCKMINSTER.

FULERENO + NANOTUBO DE CARBONO

FULLER-ARQUITETO E PATENTEOU A FORMA


HISTÓRIA

RESULTADO

APLICAÇÕES ISOLAÇÃO TÉRMICA NA

INDÚSTRIA DE O&G

DETETOR DE ONDAS GRAVITACIONAIS MARIO SHÖEMBERG

Uma esfera de CuAl(6%), com

de diâmetro, cerca de 1150 mm

DETETOR DE ONDAS GRAVITACIONAIS MARIO SHÖEMBERG

ESPECIAIS - GRAFENO


ESPECIAIS - GRAFENO

Grafite

ESPECIAIS - GRAFENO

• Descoberta dos Nanotubos de Carbono, 1991

• 1993, foi demonstrada a existência de nanotubos de

única camada

GRAFENO

MATERIAIS PARA REATORES NUCLEARES

IPEN NUCLEO DO REATOR DE ANGRA

VARETAS DE ZIRCALOY 4


NOVOS MATERIAIS - ligas ferrítico martensíticas endurecidas

por dispersão de óxidos e denominadas ODS EUROFER

para uso estrutural

ARTIGO DO PROF. HUGO SANDIM-EEL

LIGAS “SHAPE MEMORY” Ni-Ti

EXPERIMENTO LIGAS “SHAPE MEMORY” Ni-Ti

TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA

http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/memory.movies.html

APLICAÇÃO – ASA ADAPTÁVEL

LIGAS “SHAPE MEMORY” Ni-Ti

SUPERELASTICIDADE

http://www.smaterial.com/SMA/sma.html

SUPERELASTICIDADE

http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/memory.movies.html

http://www.smaterial.com/SMA/sma.html

AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO 316L- FILTROS DE ÁGUA DO MAR

RESISTÊNCIA À CORROSÃO E RESISTÊNCIA MECÂNICA/IMPACTO EM

BAIXA TEMPERATURA

MARCOMINI,J.B. & DEL REY,V.-TRABALHO

SOBRE EFEITO DA CONFORMAÇÃO A FRIO

NA SENSITIZAÇÃO

REVESTIMENTO

DE CILINDRO

POR SOLDAGEM,

COM LIGA

ESPECIAL.

MATERIAL BASE

AÇO AISI 4340

CILINDRO

“CASTER” PARA

ALUMÍNIO.

MARCOMINI,J.B.

ANÁLISE DE FALHAS

CMADAS COM PROPRIEDADES ESPECIAIS: RESISTÊNCIA AO

DESGASTE EM ALTA TEMPERATURA, ETC.

VÁRIOS ENSAIOS COM CAMADAS SOLDADAS


CURVAS DE EQUIPAMENTO

PETROQUÍMICO, FABRICADA COM

AÇO ASTM A 387 GR.11, CL.2-

1,25Cr-0,5Mo.

MARCOMINI, J.B.- ANÁLISE DE

FALHAS


Propriedades dos

Materiais

Composição e Processo

de Fabricação

Microestrutura

E

N

G

E

N

H

A

R

I

A


POLÍMEROS

ELASTÔMEROS VIDROS

CERÂMICOS

METAIS

COMPÓSITOS

FAMÍLIAS DE MATERIAIS DE ENGENHARIA


QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ?


OS ENSAIOS MECÂNICOS MEDEM AS

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS.

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS: QUAL

A ORIGEM?


Louis De Broglie(1923): aplicou

na quantização de Bohr.

Átomo de Bohr (1913)Bohr quantizou os níveis

energéticos (corrigindo

Rutherford-órbitas): só

funcionava para o hidrogênio.

Erwin Schrödinger


AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS TÊM SUA ORIGEM NA

LIGAÇÃO ENTRE OS ÁTOMOS

Quanto à energia envolvida na ligação elas podem ser divididas em:

• Fortes : covalente, iônica e metálica;

• Fracas: Van der Waals e pontes de hidrogênio.


Tipos de ligação química

• Elementos eletronegativos: facilidade em receber elétrons.• Elementos eletropositivos: facilidade em doar elétrons.

Maior dif.eletronegatividade-maior % lig.iônica


Ligação covalente: direcional

Diagrama esquemático da ligação covalente entre átomos

de cloro.


Ligação iônica: rígida-interação eletrostática-

Lei de Coulomb

SÓLIDO COM

LIGAÇÃO

IÔNICA EM

REDE

CRISTALINA


Ligação metálica: não direcional

Ligações metálicas (nuvem de elétrons) encontradas nos metais.


Ligações fracas

Ligações de Van der Waals – dipolos permantes


Pontes de hidrogênio em moléculas de água

Ligações fracas


O QUE OCORRE QUANDO UM

ÁTOMO/ÍON SE LIGA A OUTRO?


Força e energia interatômicas

Força de interação entre dois átomos: curva é a soma das forças de

atração e repulsão.


Energia interatômica:Variação da energia potencial

resultante da interação entre átomos ou íons.


Ponto de fusão: Quanto mais profundo o poço, maiores as

temperaturas de fusão, ebulição e sublimação.

Quanto mais profundo e

assimétrico o poço energético,

ligações mais fortes e menor

coeficiente de expansão

térmica

Tochas de plasma: materiais com alta temperatura de

fusão, baixo coeficiente de expansão térmica e

resistência mecânica a quente! Materiais que apresentam

o poço de energia de ligação profundo e assimétrico.

A figura mostra um reator de gaseificação que transforma

resíduos sólidos em biogás: nitrogênio, metano e gás

carbônico. Temperatura de operação: 1800ºC a 2.800ºC.


(Callister)

Seleção de vários materiais: Space shuttle!

Prof. Dr. José Benedito Marcomini(Callister)

Seleção de vários

materiais: resistência

mecânica,

temperatura de fusão,

coeficiente de

expansão térmica e

isolação em

diferentes

temperaturas!

Vários materiais: Space shuttle!

(Callister)


Propriedades mecânicas: módulo de Elasticidade

O módulo de elasticidade é

proporcional à derivada da

curva em r=r0: quanto

maior a inclinação da

curva, ligações mais fortes,

maior módulo de

elasticidade. Material a tem

maior módulo que material

b!


Material Ligação Propriedades

Cerâmicos:

Constituintes :óxidos,

silicatos e nitretos.

Iônica ou covalente ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA

• ALTA FRAGILIDADE

• BOM ISOLANTE TÉRMICO E

ELÉTRICO

• ALTA TEMPERATURA DE FUSÃO

• ALTA DUREZA

Metálicos:

Constituintes:

elementos metálicos e

não metálicos.

Metálica • MÉDIA - ALTA RESISTÊNCIA

MECÂNICA

• ALTA DUCTILIDADE

• BOM CONDUTOR TÉRMICO E

ELÉTRICO

• BAIXA - ALTA TEMPERATURA DE

FUSÃO

• BAIXA - ALTA DUREZA

Poliméricos:

Constituintes: cadeias

moleculares orgânicas.

Covalente e ligações

fracas.

• BOM ISOLANTE TÉRMICO E

ELÉTRICO

• ALTA DUCTILIDADE

• BAIXA RESISTÊNCIA MECÂNICA

• BAIXA DUREZA

• BAIXA ESTABILIDADE TÉRMICA


OS ÁTOMOS, LIGADOS, ORGANIZAM-SE EM

ESTRUTURAS: SÓLIDOS AMORFOS OU

CRISTALINOS.

AS PROPRIEDADES TÊM ORIGEM NA

COMBINAÇÃO DA LIGAÇÃO QUÍMICA COM A

ESTRUTURA DOS MATERIAIS!!!

a

a

a

a

a

a

a

a

a

CÚBICO

b a

c

b a

c

MONOCLÍNICO

a

a

c

a

a

c

TETRAGONAL

b

a

c

b

a

c

b b

a

c

b

a

c

ORTORRÔMBICO

a

c

a a a b

c

a

a a

HEXAGONAL ROMBOÉDRICO TRICLÍNICO

REDES DE

BRAVAIS

Ligação iônica: rígida-interação eletrostática-

Lei de Coulomb

SÓLIDO COM

LIGAÇÃO

IÔNICA EM

REDE

CRISTALINA


ESTRUTURA CCC: A DENSIDADE ESTÁ RELACIONADA À

ESTRUTURA


ESTRUTURA CFC: MAIS DENSO QUE O CCC


ESTRUTURA HC: MAIS DENSO QUE O CCC

Elemento SímboloNúmero

Atômico

Massa

Atômica

(g/mol)

Densidade

à 20 oC

(g/m3 )

Estrutura

Cristalina à

20 oC

Raio

Atômico

(nm)

Alumínio Al 13 26,98 2,70 CFC 0,143

Chumbo Pb 82 207,20 11,36 CFC 0,175

Cobalto Co 27 58,93 8,83 CCC 0,125

Cobre Cu 29 63,54 8,93 CFC 0,128

Cromo Cr 24 51,99 7,19 CCC 0,125

Enxofre S 16 32,06 2,07 Ortorrômbica 0,104

Ferro Fe 26 55,85 7,87 CCC 0,124

Magnésio Mg 12 24,30 1,74 HC 0,160

Manganês Mn 25 54,94 7,47 Cúbica 0,112

Mercúrio Hg 80 200,59 13,55 Romboédrica 0,155

Molibdênio Mo 42 95,94 10,22 CCC 0,136

Nióbio Nb 41 92,90 8,57 CCC 0,143

Níquel Ni 28 58,69 8,90 CFC 0,124

Platina Pt 78 195,09 21,45 CFC 0,139

Titânio Ti 22 47,88 4,51 HC 0,148

Tungstênio W 74 183,85 19,25 CCC 0,137

Urânio U 92 238,03 19,05 Ortorrômbica 0,138

Vanádio Va 23 50,94 6,10 CCC 0,132

Zinco Zn 30 65,38 7,13 HC 0,133

Zircônio Zr 40 91,22 6,51 HC 0,159

Estrutura cristalina e propriedades de alguns elementos.


FORMAÇÃO DA ESTRUTURA COMPACTA-HC

(1,1,1)

(0,1,1) (0,0,1)

(1,1,0) (1,0,0)

(0,0,0) (0,1,0)

(1,0,1)

y

x

z

..

y

x

z

a

b

c

xyzv

Uma direção em uma célula unitária é determinada a

partir de um vetor que parte da origem e atinge a

posição definida pelas coordenadas consideradas.

y

x

z

[100]

[111]

[110]

[0 1 1]

1 2

3

4

Direções em uma célula unitária cúbica. Planos cristalográficos em estruturas cúbicas.

.

A existência de propriedades dependentes da orientação cristalográfica

resulta na necessidade de se determinar direções e planos em um cristal.

Posições atômicas em uma

célula unitária da estrutura C.S

Desenvolvimento da estrutura cristalina em um lingote fundido durante o processo de fundição

EMBRIÕES DA

FASE SÓLIDA

LÍQUIDO

Formação dos grãos cristalinos (Solidificação)


Figura 1) Formação de um material policristalino:

(a) Presença de embriões;

(b) Embriões transformam-se em núcleos;

(c) Crescimento dos núcleos;

(d) Núcleos dão origem aos grãos cristalinos;

(e) Encontro dos grãos cristalinos com seus vizinhos e

(f) Contornos dos grãos cristalinos.


FORMAÇÃO DOS GRÃOS- TG ESTÁ RELACIONADO

ÀS PROPRIEDADES MECÂNICAS

PREPARAÇÃO METALOGRÁFICA

LIXAMENTO,

POLIMENTO, ATAQUE

Luz

Incidente Luz

Refletida

(ADAPTADO: PROF.

CARAM -UNICAMP)

CONTORNO DE GRÃO DE ALTO ÂNGULO

(ADAPTADO: PROF.

CARAM -UNICAMP)

ALGUNS MATERIAIS NÃO SÃO POLICRISTALINOS: MONOCRISTAIS-

PROCESSO CZOCHRALSKI

PROPRIEDADES ELETRÔNICAS

MONOCRISTAIS - MOLECULAR BEAM EPITAXY - MBE

PROPRIEDADES ELETRÔNICAS


DEFORMAÇÃO EM MATERIAIS CRISTALINOS

IMPERFEIÇÕES EM SÓLIDOS CRISTALINOS

AUSÊNCIA OU PRESENÇA DE ÁTOMOS

(a) Vacância, (b) Átomo intersticial, (c) Pequeno átomo substitucional, (d) Grande átomo substitucional, (e) Defeito Frenkel, (f) Defeito Schottky. Todos estes defeitos destroem localmente o arranjo cristalino perfeito dos átomos vizinhos.

i) DEFEITOS PUNTUAIS

Movimento de um

cátion numa posição

normal para um

interstício

Lacuna de cátion e

lacuna de ânion

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS

PENSAMENTO NATURAL: DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM

MONOCRISTAIS PERFEITOS OCORRE POR DESLIZAMENTO DE

PLANOS ATÔMICOS E NOS PLANOS MAIS COMPACTOS.

(FONTE: CALLISTER)

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS

HISTÓRICO


HISTÓRICO

ATÉ A DÉCADA DE 1930 –DISCREPÂNCIA ENTRE VALOR TEÓRICO E

EXPERIMENTAL PARA O LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DE

CRISTAIS PERFEITOS. EX: MAGNÉSIO - TEÓRICO : 6894MPa –

EXPERIMENTAL: 0,6894MPa.

EXPLICAÇÃO VEIO COM A TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS. O CRÉDITO

POR ESTA TEORIA É DADO A TRÊS CIENTISTAS QUE PUBLICARAM

QUASE AO MESMO TEMPO E “INDEPENDENTEMENTE”: EGON OROWAN,

G. I. TAYLOR E MICHAÉL POLANIY.

DEFEITOS DE LINHA

MUITAS IDÉIAS SOBRE A TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS APARECERAM

JÁ NA TESE DE DOUTORADO DE OROWAN EM 1929.

OROWAN NÃO INVENTOU O CONCEITO DE DISCORDÂNCIAS E DÁ

CRÉDITO À POLANYI POR TER RECONHECIDO A CONTRIBUIÇÃO DELAS

PARA A PLASTICIDADE JÁ HÁ ALGUM TEMPO.

POLANYI RECONHECE OUTROS CIENTISTAS QUE TAMBÉM PENSARAM

NESTE CONCEITO: PRANDTL E DEHLINGER.


HISTÓRICO

TAYLOR RECONHECEU QUE A GEOMETRIA DAS DISCORDÂNCIAS BEM

COMO SEU CAMPO DE TENSÕES HAVIAM SIDO EXTENSAMENTE

ESTUDADOS POR VÁRIOS MATEMÁTICOS . EM SUA TEORIA DO

ENCRUAMENTO UTILIZOU SOLUÇÕES MATEMÁTICAS PARA TENSÕES

EM DISCORDÂNCIA EM CUNHA, ENCONTRADAS NO LIVRO DE LOVE.

ENTÃO INCIDENTALMENTE INTRODUZIU A PALAVRA “DISLOCATION”

ENQUANTO POLANYI INTRODUZIU A PALAVRA ALEMÃ:

“VERSETZUNGEN”.


HISTÓRICO

SEGUNDO OROWAN, O FATO QUE O LEVOU INEVITAVELMENTE A

UTILIZAR O CONCEITO DE DISCORDÂNCIAS FOI A QUEDA DE UM

MONOCRISTAL DE ZINCO QUE DEMONSTROU UMA DEFORMAÇÃO

IRREGULAR, AO ANALISAR DE DIVERSAS MANEIRAS ESTE CRISTAL, O

CONCEITO DE “DISLOCATIONS” VEIO À TONA.

A COMPROVAÇÃO DA TEORIA SÓ OCORREU EM 1950 COM O EVENTO

DOS MICROSCÓPIOS ELETRÔNICOS. AS LINHAS DE DISCORDÂNCIA

TAMBÉM EXPLICAM A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DE CERÂMICAS

CRISTALINAS.


HISTÓRICO

OROWAN CONVERSOU COM POLANYI, QUE SUGERIU QUE ELE

PUBLICASSE O ARTIGO SOZINHO PORÉM, DEPOIS DE CONVERSAREM,

FICOU DECIDIDO QUE AMBOS ESCREVERIAM ARTIGOS PARA QUE

FOSSEM PUBLICADOS JUNTOS.

TAYLOR SUBMETEU SEU ARTIGO ANTES PARA A ROYAL

SOCIETY(INGLATERRA) PORÉM, OS ARTIGOS DE OROWAN E O DE

POLANYI FORAM PUBLICADOS PRIMEIRO, NA SEITZ PHYSIK

(ALEMANHA).


HISTÓRICO

EM 1946 OCORREU UMA CONFERENCIA SOBRE DISCORDÂNCIAS EM

MANCHESTER E DORIS WILSDORF RELATA QUE OS ALEMÃES FICARAM

DESLUMBRADOS COM A DISCORDÂNCIA EM HÉLICE, CUJA IDEIA FOI

DESENVOVIDA POR J.M. BURGUER (1939) E ELES NÃO CONHECIAM.

OROWAN E POLANYI TIVERAM QUE FUGIR DA ALEMANHA, PRIMEIRO

PARA INGLATERRA, DEPOIS EUA: OROWAN ERA ESLOVACO E

PROVAVELMENTE TINHA UMA VÓ JUDIA. POLANYI ERA DE UMA FAMÍLIA

BURGUESA JUDIA DE BUDAPESTE.

(FONTE: PROF.DR. HÉLIO GOLDENSTEIN –EPUSP)


HISTÓRICO

DORIS VEIO P/ EUA DEPOIS DA GUERRA, FICOU NA UNIVERSITY OF

VIRGINIA.

O OROWAN VEIO P/ MIT, CONTINUOU CONTRIBUINDO COM A TEORIA

DAS DISCORDÂNCIAS E JUNTAMENTE COM IRWIN EM 1957 MODIFICOU

A EQUAÇÃO DE GRIFFITH E SE TORNOU UM DOS PAIS DA MECÂNICA DA

FRATURA.

O POLANYI, DEPOIS DA GUERRA, LARGOU A FÍSICA DOS METAIS E

VOLTOU SEUS ESTUDOS PARA A ÁREA DE CIÊNCIAS SOCIAIS E

EDUCAÇÃO.


HISTÓRICO

DISCORDÂNCIA EM CUNHA

DISCORDÂNCIA EM HÉLICE

DISCORDÂNCIA MISTA

MOVIMENTAÇÃO DAS DISCORDÂNCIA

É APLICADA UMA TENSÃO DE CISALHAMENTO, FORÇANDO

A PARTE SUPERIOR DOS PLANOS A, B, C E D. SE A TENSÃO

FOR SUFICIENTE, AS LIGAÇÕES DA PARTE INFERIOR DO

PLANO B SÃO ROMPIDAS E O PLANO A SELIGA À ESTA

PARTE. ISSO OCORRE SUCESSIVAMENTE ATÉ QUE O SEMI-

PLANO AFLORA NA SUPERFÍCIE COM A LARGURA DE UMA

DISTÂNCIA ATÔMICA.

MOVIMENTAÇÃO DAS DISCORDÂNCIA

MOVIMENTAÇÃO DE LINHAS DE DISCORDÂNCIAS É ANÁLOGO AO DE

UMA LAGARTA.

AS LINHAS DE DISCORDÂNCIAS APARECEM JÁ APÓS A

SOLIDIFICAÇÃO.

DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS:. METAIS DEFORMADOS A FRIO: 1010

mm-2 . RECOZIDO: 105 – 106 mm-2 . CERÂMICOS:102 – 104 mm-2 .

MONOCRISTAIS Si – CIRCUITOS INTEGRADOS: 0,1 A 1 mm-2 .

A TEORIA DAS

DISCORDÂNCIAS

EXPLICA OS

FENÔMENOS DE

DEFORMAÇÃO

PLÁSTICA EM

CERÂMICAS

CRISTALINAS E VÍTREAS

(fonte: CHAWLA & MEYERS –

MECHANICAL BEHAVIOR OF

MATERIAIS)

(fonte: CHAWLA & MEYERS –

MECHANICAL BEHAVIOR OF

MATERIAIS)

DISCORDÂNCIAS EM SAFIRA

DISCORDÂNCIAS

A DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS INFLUENCIAM AS

PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS E ALGUMAS

DE SUAS CARACTERÍSTICAS SÃO IMPORTANTES, COMO O

CAMPO DE TENSÕES AO REDOR DAS MESMAS.

QUANDO UM METAL É DEFORMADO PLASTICAMENTE, 5%

É RETIDO EM FORMA DE ENERGIA DE DEFORMAÇÃO

(DISCORDÂNCIAS) E O RESTANTE É DISSIPADO EM

FORMA DE CALOR.

DISCORDÂNCIAS PROVOCAM UMA DISTORÇÃO NA REDE

CRISTALINA E CONSEQUENTEMENTE: CAMPO DE

TENSÕES.

DISCORDÂNCIAS

AS DISCORDÂNCIAS

INTERAGEM ENTRE SI.

DUAS LINHAS DE

DISCORDÂNCIA NO

MESMO PLANO DE

ESCORREGAMENTO

COM OS CAMPOS DO

MESMO LADO SE

REPELEM (a) E COM

CAMPOS OPOSTOS SE

ANULAM (b): DOIS SEMI-

PLANOS FORMAM UM

PLANO.

DISCORDÂNCIAS

DURANTE A DEFORMAÇÃO, AS DISCORDÂNCIAS

INTERAGEM ENTRE SI E SE MULTIPLICAM. OCORRE

TAMBÉM A INTERAÇÃO COM CONTORNOS DE GRÃO,

PARTÍCULAS DE SEGUNDA FASE, DEFEITOS , ENTALHES

RISCOS. CONCENTRADORES DE TENSÕES SÃO SITIOS

PARA FORMAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS DURANTE A

DEFORMAÇÃO.

DISCORDÂNCIAS

AS DISCORDÂNCIAS DESLOCAM-SE COM MAIS

FACILIDADE EM PLANOS E DIREÇOES ESPECÍFICAS. ESTE

CONJUNTO DE PLANO E DIREÇÃO DE DESLIZAMENTO É

CHAMADO DE SISTEMA DE DESLIZAMENTO OU SISTEMA

DE ESCORREGAMENTO (DISTORÇÃO ATÔMICA DA

DISCORDÂNCIA É MÍNIMA).

NORMALMENTE, ESSE PLANOS SÃO O MAIS COMPACTOS

(MAIOR DENSIDADE PLANAR) DA ESTRUTURA

CRISTALINA E A DIREÇÃO É AQUELA QUE APRESENTA

MAIOR DENSIDADE LINEAR.

SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO


ESTRUTURA CFC – SISTEMA DE DESLIZAMENTO: 111

<110>. QUATRO PLANOS 111 E 3 DIREÇOES <110> - 12

SISTEMAS DE DESLIZAMENTO.

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM MONOCRISTAIS

TENSÃO CILHANTE CRÍTICA DECOMPOSTA – LEI DE

SHIMIDT(FONTE:

ASKELAND)

A TENSÃO DE TRAÇÃO PODE SER DECOMPOSTA EM

COMPONENTES QUE DEPENDEM DA ORIENTAÇÃO DO

PLANO E DA DIREÇÃO DE ESCORREGAMENTO.

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM MONOCRISTAIS

TENSÃO CILHANTE CRÍTICA DECOMPOSTA – LEI DE

SHIMIDT

EXISTE UM SISTEMA DE ESCORREGAMENTO MAIS FAVORÁVEL QUE

APRESENTA A TENSÃO CISALHANTE RESOLVIDA MÁXIMA:

PARA QUE O ESCOAMENTO TENHA INÍCIO A TENSÃO CISALHANTE

RESOLVIDA TEM QUE ATINGIR UM VALOR CRÍTICO:

O “LIMITE DE ESCOAMENTO” DE UM MONOCRISTAL É DADO POR:

A CONDIÇÃO MÍNIMA PARA QUE OCORRA O ESCOAMENTO :

ENTÃO, O LIMITE DE ESCOAMENTO, NESTAS CONDIÇÕES:

ESCOAMENTO EM MONOCRISTAIS


LINHAS DE ESCORREGAMENTO(FONTE: REED-HILL)


(As fotografi as do monocristal de zinco foram cedidas pelo Prof. Earl Parker da University of California em Berkeley.)

Monocristal de zinco deformado plasticamente, mostrando bandas de

escorregamento: (a) vista frontal do cristal, (b) vista lateral do cristal, (c) vista

lateral esquemática, indicando os planos basais de escorregamento no cristal

HC e (d ) indicação

dos planos basais de escorregamento na célula unitária HC.

(FONTE: SMITH)

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS (FONTE: SMITH)

LINHAS DE ESCORREGAMENTO EM AMOSTRA DE

COBRE POLICRISTALINO, POLIDA E DEFORMADA.

AO MENOS DOIS SISTEMAS DE

ESCORREGAMENTO QUE SE CRUZAM, PODEM

SER OBSERVADOS.

LINHAS DE ESCORREGAMENTO QUE

SE CRUZAM.

DIFERENTES ORIENTAÇÕES EM

CADA GRÃO. ATAQUE NITAL3%.

OLHANDO AO MICROSCÓPIO ÓPTICO COMUM: AUMENTO 200X-

GRÃOS EQUIAXIAIS ANTES DA DEFORMAÇÃO(a) E ALONGADOS

APÓS A DEFORMAÇÃO (b) DE UM METAL POLICRISTALINO.

Site da AluMATTER

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS

•O ESCORREGAMENTO OCORRE INDIVIDUALMENTE EM CADA GRÃO;

•DIREÇÃO DE ESCORREGAMENTO VARIA PARA CADA GRÃO;

•PARA CADA GRÃO, A LINHA DE DISCORDÂNCIA DESLIZARÁ NO SISTEMA

DE ESCORREGAMENTO MAIS FAVORÁVEL;

•OS GRÃOS SE DEFORMAM COM O FATOR LIMITANTE DAS FRONTEIRAS

COM OUTROS GRÃOS;

•NORMALMENTE, OS CONTORNOS DE GRÃO PERMANECEM ÍNTEGROS;

•O LIMITE DE ESCOAMENTO É MAIOR QUE PARA OS MONOCRISTAIS:

RESTRIÇÕES GEOMÉTRICAS E INTERAÇÃO DAS LINHAS DE

DISCORDÂNCIAS COM OS CG.


PROPRIEDADES MECÂNICAS: NÍVEL

MACROSCÓPICO

Ao = cross sectional

area (when unloaded)

FF

• Cabo em tração simples

M

M Ao

2R

FsAc

• Eixo solicitado em torção puraEXEMPLO: DISPOSITIVO DE

TELEFÉRICO

(Fonte:Callister)

RESISTÊNCIA MECÂNICA

CASO REAL:

• TRAÇÃO;

• CORROSÃO;

• FRAGILIZAÇÃO(T↓);

• VIBRAÇÃO;

• FADIGA.

TT

T

T

T

CATENÁRIA

Jesuíta Italiano Vincenzo Riccati (1707 – 1775)

Prof.Dr. José Benedito Marcomini-LOM3050


REPRESENTAÇÃO DA RESISTÊNCIA DAS VÁRIAS CATEGORIAS DE MATERIAIS


FIM

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