Propriedades Mecânicas dos Materiais de Engenharia

Para finalizar o material para um produto ou aplicação de engenharia, é importante entender as propriedades mecânicas do material. As propriedades mecânicas de um material são aquelas que afetam a resistência mecânica e a capacidade de um material ser moldado em forma adequada. Algumas das propriedades mecânicas típicas de um material incluem:

• Resistência

• Tenacidade

• Dureza

• Capacidade de endurecimento

• Fragilidade

• Maleabilidade

• Ductilidade

• Crepitância e Deslizamento

• Resiliência

• Fadiga

Resistência

É a propriedade de um material que se opõe à deformação ou ruptura do material na presença de forças externas ou cargas. Os materiais que selecionamos para nossos produtos de engenharia devem ter uma resistência mecânica adequada para ser capazes de funcionar sob diferentes forças ou cargas mecânicas.

Tenacidade

É a capacidade de um material absorver energia e sofrer deformação plástica sem fraturar. Seu valor numérico é determinado pela quantidade de energia por unidade de volume. Sua unidade é Joule/m3. O valor da tenacidade de um material pode ser determinado pelas características de tensão-deformação do material. Para uma boa tenacidade, os materiais devem ter boa resistência e ductilidade.

Por exemplo: materiais frágeis, com boa resistência, mas ductilidade limitada, não são suficientemente tenazes. Por outro lado, materiais com boa ductilidade, mas baixa resistência, também não são suficientemente tenazes. Portanto, para ser tenaz, um material deve ser capaz de suportar tanto altas tensões quanto deformações.

Dureza

É a capacidade de um material de resistir à mudança permanente de forma devido ao estresse externo. Existem várias medidas de dureza – Dureza ao Risco, Dureza à Indentação e Dureza de Rebatimento.

1. Dureza ao Risco
   A dureza ao risco é a capacidade dos materiais de se opor aos arranhões na camada superficial externa devido a forças externas.

2. Dureza à Indentação
   É a capacidade dos materiais de se opor à amassadura devido ao impacto de objetos externos duros e pontiagudos.

3. Dureza de Rebatimento
   A dureza de rebatimento, também chamada de dureza dinâmica, é determinada pela altura do "rebote" de um martelo com ponta de diamante lançado de uma altura fixa sobre o material.

Capacidade de Endurecimento

É a capacidade de um material atingir dureza por meio de processamento de tratamento térmico. É determinada pela profundidade até a qual o material se torna duro. A unidade SI de capacidade de endurecimento é o metro (semelhante ao comprimento). A capacidade de endurecimento de um material é inversamente proporcional à soldabilidade do material.

Fragilidade

A fragilidade de um material indica quão facilmente ele se fratura quando submetido a uma força ou carga. Quando um material frágil é submetido a um estresse, ele observa muito pouca energia e se fratura sem deformação significativa. A fragilidade é o oposto da ductilidade do material. A fragilidade de um material depende da temperatura. Alguns metais que são dúcteis a temperatura normal tornam-se frágeis a baixas temperaturas.

Maleabilidade

A maleabilidade é uma propriedade de materiais sólidos que indica quão facilmente um material se deforma sob estresse compressivo. A maleabilidade é frequentemente categorizada pela capacidade do material de ser formado na forma de uma folha fina por martelamento ou rolagem. Esta propriedade mecânica é um aspecto da plasticidade do material. A maleabilidade de um material depende da temperatura. Com o aumento da temperatura, a maleabilidade do material aumenta.

Ductilidade

A ductilidade é uma propriedade de um material sólido que indica quão facilmente um material se deforma sob estresse tracional. A ductilidade é frequentemente categorizada pela capacidade do material de ser esticado em fio por puxar ou desenhar. Esta propriedade mecânica também é um aspecto da plasticidade do material e depende da temperatura. Com o aumento da temperatura, a ductilidade do material aumenta.

Crepitância e Deslizamento

A crepitância é a propriedade de um material que indica a tendência do material de se mover lentamente e se deformar permanentemente sob a influência de estresse mecânico externo. Isso resulta de exposição prolongada a grande estresse mecânico externo dentro do limite de rendimento. A crepitância é mais severa em materiais que são submetidos a calor por longos períodos. O deslizamento no material é um plano com alta densidade de átomos.

Resiliência

A resiliência é a capacidade de um material absorver energia quando é deformado elasticamente pela aplicação de estresse e liberar a energia quando o estresse é removido. A resiliência à prova é definida como a máxima energia que pode ser absorvida sem deformação permanente. O módulo de resiliência é definido como a máxima energia que pode ser absorvida por unidade de volume sem deformação permanente. Pode ser determinado integrando a curva tensão-deformação de zero até o limite elástico. Sua unidade é joule/m3.

Fadiga

A fadiga é o enfraquecimento de um material causado pelo carregamento repetitivo do material. Quando um material é submetido a carregamento cíclico, e o carregamento é maior que um certo valor limiar, mas muito abaixo da resistência do material (limite de tração máxima ou limite de escoamento), rachaduras microscópicas começam a se formar nas fronteiras de grãos e interfaces. Eventualmente, a rachadura atinge um tamanho crítico. Essa rachadura se propaga de repente e a estrutura se fratura. A forma da estrutura afeta muito a fadiga. Buracos quadrados e cantos agudos levam a estresses elevados onde a rachadura de fadiga inicia.

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