Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Centro de Tecnologia

Departamento de Engenharia de Materiais

Graduação em Engenharia de Materiais

Disciplina: Comportamento Mecânico dos Materiais

Professor: Wanderson Santana da Silva

Aula Prática de Ensaios Mecânicos de Tração

OS METALEIROS

Discentes:

Anderson de Azevedo Gomes Santiago Matrícula: 2014084383

Gustavo Bruno da Silva Pereira 2015010114

Luan Mayk Tôrres Costa 2015008573

Nivaldo Freire de Andrade Neto 2014084365

Natal/RN, 06 de Maio de 2015

1

Sumário

1 – Resumo ..........................................................................................Página 2

2 – Introdução ......................................................................................Página 3

3 – Revisão Bibliográfica ......................................................................Página 5

4 – Descrição da metodologia empregada ...........................................Página 45

5 – Resultados e discussão dos resultados .........................................Página 49

6 – Conclusões/Considerações finais ..................................................Página 74

7 – Referências Bibliográficas..............................................................Página 76

8 – Anexos ...........................................................................................Página 77

2

1. Resumo

O ensaio de tração é largamente utilizado na engenharia e é de extrema

importância para a análise de diversas propriedades mecânicas importantes

dos materiais. É um ensaio destrutivo que é projetado para alongar o corpo-de-

prova a uma taxa constante, fazendo a medida contínua e simultânea da carga

que está sendo instantaneamente aplicada, assim como os respectivos

alongamentos. O presente relatório apresentam análises do comportamento

mecânico, via ensaio de tração, de 6 corpos-de-prova diferentes materiais,

sendo 3 metálicos e 3 poliméricos: 1 chapa de aço carbono, 1 de aço 1020 em

estado de entrega, 1 de alumínio, 1 de polietileno, 1 de PMMA e 1 de PET. Ao

final do ensaio, fizeram-se as curvas tensão x deformação, fazendo análises

destes gráficos, além de observações microscópicas das microestruturas e das

superfícies de fratura dos materiais ensaiados.

3

2. Introdução

Diversos materiais são projetados para que, em serviço, suportem as

forças ou cargas na qual estes materiais estão sujeitos. Na construção de uma

casa ou um apartamento, há diversos materiais projetados para suportarem as

possíveis cargas, em um automóvel há a mesma preocupação com eixos, com

motores e para-choques. Há uma infinidade de exemplos que podem ser

citados, passando pelo setor automobilístico, naval, aeroespacial, civil e muitos

outros setores de engenharia.

Em diversas ocasiões é absolutamente necessário que se conheçam as

características, as propriedades e as respostas que tais materiais apresentam

às solicitações mecânicas, pois em inúmeras ocasiões é necessário que a

possível deformação existente não seja alta o suficiente para provocar fratura,

pois em casos de projetos de automóveis, por exemplo, a fratura pode

ocasionar acidentes e até mesmo a perda de vidas.

A deformação sofrida devido à aplicação de cargas determina o

comportamento mecânico dos materiais. As cargas podem ser de tração,

compressão ou cisalhamento e a sua magnitude pode variar ao longo do tempo

ou pode ser constante. Através de diversos ensaios é possível a obtenção das

propriedades mecânicas dos materiais. Estes experimentos, para que reflitam

as reais características, devem ser realizados com extremos cuidados.

O ensaio de tração é um dos principais métodos de análises do

comportamento mecânico dos materiais, possibilitando a obtenção de diversas

propriedades, como limite de escoamento, limite de resistência, limite de

ruptura, ductilidade, tenacidade e diversas outras. Todas estas, e as demais

não citadas, são importantes para os projetos de engenharia.

Neste tipo de ensaio o corpo de prova é submetido a uma força trativa

uniaxial continuamente crescente enquanto são feitas observações simultâneas

da elongação do corpo de prova. Os resultados da variação da força e da

elongação do corpo de prova são geralmente tratados pelo software da

máquina responsável pelo ensaio e a resposta é obtida na forma de uma curva

de engenharia tensão-deformação.

A partir da análise de pontos estratégicos da curva de tensão-deformação

de engenharia obtêm-se as propriedades sobre a resistência dos materiais. A

porção linear inicial da curva corresponde a região elástica do material, na qual

a lei de Hooke é obedecida e, através dessa região linear, pode-se determinar

a tensão máxima que o material suporta sem apresentar uma deformação

permanente após a retirada da carga. Através do coeficiente angular da reta

formada pela região linear obtêm-se o módulo de elasticidade do material.

Quando o limite elástico é excedido inicia-se a deformação plástica do material,

onde mesmo após a remoção da carga, o material apresentará uma

4

deformação permanente. Com o aumento da deformação plástica, o material

apresenta uma maior oposição a deformação, sendo necessário um aumento

da carga para continuar a deformação, até que ela atinge um valor máximo,

que é o limite de resistência à tração. Para um material dúctil, o diâmetro do

corpo de prova começa a decrescer e, com isso, a carga para continuar a

deformação também diminui, até o rompimento do corpo de prova, onde se

obtém a tensão de ruptura.

A curva de tensão-deformação de engenharia, citada acima, não faz uma

indicação real das características de deformação do material, pois ela é

baseada somente nas dimensões iniciais do corpo de prova, e essas

dimensões variam continuamente durante a realização do ensaio. Para uma

indicação real, temos a curva de tensão-deformação verdadeira, que difere no

modelo da curva principalmente por não apresentar uma queda na tensão após

a “tensão máxima”. Este fato ocorre, pois essa curva leva em consideração a

variação dimensional do corpo de prova junto com a variação da carga e,

quando ocorre a diminuição da área, também ocorre a diminuição da carga,

porém, como a curva leva em consideração a tensão, esta continua a aumentar

até a ruptura do corpo de prova.

Mesmo a curva tensão-deformação de engenharia não nos dando uma

indicação verdadeira das características do material, ela ainda é a utilizada em

projetos de engenharia, sendo pela facilidade de obtenção de curva, por não

ser necessário a obtenção constante da variação da área, ou até mesmo por

nos passar valores de propriedades abaixo dos reais, servindo como um fator

de segurança para a utilização do material.

O presente relatório traz a análise mecânica e microestrutural, via

análise de tração e microscopia, de 6 diferentes materiais largamente aplicados

no campo da engenharia, possibilitando o entendimento de algumas

propriedades e características que fazem com que estes materiais sejam

utilizados e escolhidos para as suas respectivas aplicações.

5

3. Revisão Bibliográfica

3.1. Ensaio de Tração

O ensaio de tração é um dos ensaios mais utilizados na determinação das

propriedades mecânicas da maioria dos materiais. No ensaio de tração, um

corpo de prova com formas e dimensões padronizadas é submetido à uma

força de tração uniaxial que tende a esticá-lo ou alongá-lo.

A cabeça do corpo de prova é fixada nas garras de uma máquina de

ensaio que aplica esforços crescentes na sua direção axial. Durante o ensaio,

são medidas a forma e a deformação correspondente. Em geral, o ensaio é

realizado até a ruptura do corpo de prova. Para tornar os resultados do ensaio

independentes das dimensões do corpo de prova, entre outras razões, é

conveniente transformar a curva força versus alongamento obtida no registro

da máquina em uma curva tensão de engenharia versus alongamento de

engenharia.

Figura 1 - tipos mais usados de corpos de prova para ensaio de tração (segundo S.A. de Souza)

6

Figura 2 - Máquina de ensaio de tração esquemática

3.1.1. Curva Tensão-Deformação de Engenharia

A tensão usada nessa curva tensão deformação é a tensão longitudinal

média no corpo de prova. Ela é obtida dividindo-se a carga pela área inicial da

seção reta do corpo de prova.

A deformação usada para a curva de engenharia é a deformação linear

média, que é obtida pela divisão da elongação do comprimento útil do corpo de

prova, δ, pelo seu comprimento original.

Uma vez que tanto a tensão como a deformação são obtidas pela divisão

da carga e da elongação por fatores constantes, a curva carga-elongação terá

a mesma forma da curva tensão-deformação de engenharia. As duas curvas

são com freqüência usadas indistintamente.

7

Figura 3 - curva tensão-deformação de engenharia

A forma e a magnitude de uma curva tensão-deformação de um metal

dependerão de sua composição, tratamento térmico, história anterior da

deformação plástica e da taxa de deformação, temperatura e estado de

tensões impostas durante o teste. Os parâmetros que são usados para

descrever a curva tensão-deformação de um metal são: resistência à tração,

tensão limite de escoamento, elongação percentual e redução de área. Os dois

primeiros são parâmetros de resistência, e os dois últimos são uma indicação

da ductilidade.

A forma geral da curva tensão-deformação de engenharia requer maiores

explicações. Na região elástica a tensão é linearmente proporcional à

deformação. Quando a carga ultrapassa o valor correspondente ao limite de

escoamento, o corpo de prova sofre deformação plástica generalizada. A partir

desse ponto ele está permanentemente deformado se a carga é reduzida a

zero. A tensão para produzir cada vez mais deformação plástica cresce com o

aumento desta última, isto é, o material encrua. O volume do corpo de prova

permanece constante durante a deformação plástica, e conforme se alonga, a

área da seção reta transversal decresce uniformemente ao longo do

comprimento útil do corpo de prova. Inicialmente o encruamento compensa a

diminuição da párea da seção reta transversal e a tensão de engenharia

continua a aumentar com o aumento da deformação. Eventualmente, atinge-se

um ponto onde a diminuição da área da seção reta do corpo de prova é maior

que o aumento da carga de deformação proveniente do encruamento. Essa

condição será atingida primeiramente em algum ponto do corpo de prova que é

ligeiramente mais fraco que o resto. Toda deformação plástica posterior será

concentrada nessa região onde o corpo de prova começará a formar um

pescoço e a se afinar localizadamente. Devido ao fato da área da seção reta

diminuir agora mais rápido que o aumento da carga de deformação pelo

8

encruamento, a carga necessária para deformar o corpo de prova diminuirá e a

tensão de engenharia igualmente continuará a cair até se atingir a fratura.

3.1.1.1.. Resistência à tração

A resistência à tração, ou tensão máxima é a carga máxima dividida pela

área da seção reta transversal inicial do corpo de prova.

A resistência á tração é o valor mais freqüentemente citado nos

resultados de um ensaio de tração apesar de, na realidade, ser um valor com

pouca importância fundamental com relação à resistência do material. Para

metais dúcteis a resistência à tração deveria ser considerada como uma

medida da carga máxima que um metal pode suportar com as condições muito

restritas de carregamento uniaxial. Por muitos anos foi costume basear a

resistência de peças na resistência a tração, adequadamente reduzida por um

fator de segurança. A tendência atual é para uma aproximação mais racional a

fim de se basear o projeto estático de metais dúcteis na tensão limite de

escoamento, entretanto, devido à longa prática do uso da resistência à tração

para determinar a resistência dos materiais, ela se tornou uma propriedade

muito familiar, e como tal é uma identificação muito útil de um material da

mesma maneira que a composição química para identificar um metal ou uma

liga. Alem do mais, por ser uma propriedade bem reprodutível e de fácil

obtenção, ela é útil para fins de especificações e para o controle de qualidade

de um produto. Correlações empíricas entre a resistência à tração e

propriedades tais como a dureza e resistência à fadiga são geralmente

bastante úteis. Para materiais frágeis, a resistência à tração é um critério válido

para projetos.

3.1.1.2. Medidas do limite-escoamento

A observação da tensão na qual a deformação plástica ou escoamento

principia depende da sensibilidade das medidas de deformação. Na maioria

dos metais existe uma transição gradual do comportamento elástico para o

plástico, e o ponto no qual a deformação plástica tem inicio é difícil de ser

definido com precisão. Vário critério para determinar o inicia do escoamento

são usados, dependendo da sensibilidade das medidas de deformação e da

finalidade de utilização dos dados.

Limite elástico verdadeiro, baseado em medidas de

microdeformação à deformação da ordem de 2x10-6 cm/cm. Esse

limite elástico é um valor muito baixo e está relacionado ao

movimento de algumas centenas de discordâncias.

9

Limite proporcional é a tensão mais alta na qual a tensão é

diretamente proporcional à deformação. É obtida pela observação

do desvio da região de linha reta da curva tensão-deformação.

Limite elástico é a maior tensão que o material pode suportar sem

qualquer deformação permanente mensurável quando a carga é

totalmente retirada. Com o aumento da sensibilidade da medida de

deformação o valor do limite elástico diminui, ate que se iguala ao

limite elástico verdadeiro determinado por medidas de

microdeformação. Com a sensibilidade de deformação

normalmente empregada em engenharia (10-4 cm/cm), o limite

elástico requer um tedioso teste, procedendo-se a um

carregamento e descarregamento incremental do corpo de prova.

O limite de escoamento é a tensão necessária para produzir uma

pequena quantidade especifica de deformação plástica. A definição

usual dessa propriedade é o limite de escoamento convencional

determinado pela tensão correspondente à interseção da curva

tensão-deformação com uma linha paralela à porção elástica da

curva, deslocada de uma deformação especifica. Na maioria dos

países, o deslocamento é normalmente especificado como uma

deformação de 0,2 ou 0,1 por cento.

Uma boa maneira de confirma o limite de escoamento convencional é

através da medida do corpo de prova uma vês descarregado, após ter atingido

esse limite em 0,2%, e verificar se a deformação permanente foi de 0,2%. O

limite de escoamento é referido nos trabalhos ingleses como proof stress, onde

os valores do deslocamento são de 0,1 ou 0,5 por cento. A resistência do

escoamento obtido por esse método de deslocamento é comumente usada

para projetos e para fins de especificações porque evita dificuldades práticas

da medida do limite elástico ou do limite proporcional.

Alguns materiais não têm essencialmente uma porção linear na sua curva

tensão-deformação, por exemplo, cobre macio ou ferro fundido cinzento. Para

esses materiais o método de deslocamento não pode ser usado, e a prática

normal é definir a resistência ao escoamento como a tensão necessária para

produzir alguma deformação total.

3.1.1.3. Medidas de ductilidade

No nosso presente estado de compreensão, a ductilidade é uma

propriedade qualitativa e subjetiva de um material. Em geral, as medidas de

ductilidade podem interessar de três maneiras:

10

Para indicar a extensão na qual um metal pode ser deformado sem

fraturar em operações de transformação mecânica como a

laminação e extrusão.

Para indicar ao projetista, de uma maneira geral, a capacidade do

material escoar plasticamente antes da fratura. Uma alta

ductilidade indica que o material é fortemente propenso a se

deformar de maneira localizada antes de se romper.

Para servir como um indicador da mudança do nível de impurezas

ou condições de processamento. Medidas de ductilidade podem

ser especificadas para avaliar a “qualidade” do material ainda que

não exista uma relação direta entre as medidas de ductilidade e o

desempenho em serviço.

As medidas convencionais de ductilidade que são obtidas do teste de

tração são a deformação de engenharia na fratura еf (normalmente chamada

de elongação) e a redução de área na fratura q. ambas as propriedades são

obtidas depois da fratura juntando-se as partes e tomando-se as medidas de Lf

e Af.

Tanto a elongação quanto a redução de área são normalmente expressas

em termos de percentagem.

Devido a uma apreciável fração de a deformação plástica estar

concentrada na região do pescoço do corpo de prova de tração, o valor de еf

dependerá do comprimento útil L0 sobre o qual as medidas foram tomadas.

Quanto menor for o comprimento útil maior será a contribuição da região do

pescoço para elongação total e, portanto, maior será o valor de еf. Assim, ao

nos referirmos a valores de elongação percentual, o comprimento útil L0 deverá

ser mencionado.

A redução de área não está sujeita a essa dificuldade. Os valores da

redução de área podem ser convertidos em uma elongação do comprimento

útil inicial. Da relação da constância de volume para deformação plástica

AL=A0L0, obtemos:

11

Isso representa a elongação baseada em um comprimento útil muito

pequeno perto da fratura.

Outra maneira de se evitar as complicações que advêm da formação do

pescoço é basear a elongação percentual na deformação uniforme antes do

ponto no qual o pescoço se inicia. A elongação uniforme correlaciona-se bem

com as operações de estiramento. Uma vez que a curva tensão-deformação de

engenharia freqüentemente é bem plana nas vizinhanças do pescoço, pode-se

tornar difícil o estabelecimento da carga máxima sem ambigüidade.

3.1.1.4. Módulo de elasticidade

A inclinação da região linear inicial da curva tensão-deformação é o

módulo de elasticidade, ou módulo de Young. O módulo de elasticidade é uma

medida de rigidez do material. Quanto maior é o módulo de elasticidade, menor

é a deformação elástica resultante da aplicação de uma determinada carga.

Uma vez que o módulo de elasticidade é necessário para o calculo da deflexão

de vigas e outros componentes, ele se torna um valor importante para projetos.

O módulo de elasticidade é determinado pelas forças de ligação entre os

átomos. Já que essas forças não podem variar sem que ocorram mudanças

básicas na natureza do material, o módulo de elasticidade é uma das

propriedades mecânicas mais insensíveis à estrutura. Ele pode ser apenas

ligeiramente afetado pela adição de elementos de liga, tratamentos térmicos ou

deformação a frio. Entretanto, aumentando-se a temperatura de deformação o

módulo de elasticidade diminui. O módulo de elasticidade é normalmente

medido a temperaturas elevadas por métodos dinâmicos.

3.1.2. Curva tensão-deformação verdadeira

A curva tensão-deformação de engenharia não dá uma indicação

verdadeira das características de deformação de um material porque ela é

inteiramente baseada nas dimensões originais do corpo de prova, e essas

dimensões mudam continuamente durante o ensaio. Também um metal dúctil

que é tracionado se torna instável e forma um pescoço no decorrer do teste.

Como a área da seção reta transversal do corpo de prova está diminuindo

rapidamente nesse estágio do ensaio, a carga necessária para continuar a

deformação também diminui. Do mesmo modo, a tensão média baseada na

área original decresce, e isso produz a queda na curva tensão-deformação

após o ponto de carga máxima. Na realidade, o metal continua a encruar até a

fratura, de maneira que a tensão necessária para produzir deformações

adicionais deveria crescer mesmo depois da formação do pescoço. Se a

tensão verdadeira, baseada na área real da seção reta transversal da amostra,

é utilizada, verifica-se que a curva tensão-deformação aumenta continuamente

até a fratura. Se o calculo da deformação é baseado em medidas instantâneas,

a curva que é obtida é conhecida como curva tensão verdadeira-deformação

12

verdadeira. Ela também é conhecida como curva de escoamento uma vez que

representa as características básicas do escoamento plástico do material.

Qualquer ponto na curva de escoamento pode ser considerado como a tensão

de escoamento para um metal deformado em tração pela quantidade mostrada

na curva. Assim, se a carga fosse removida nesse ponto e então reaplicada, o

material iria se comportar elasticamente até atingir a tensão de escoamento.

A tensão verdadeira ζ é expressa em termos da tensão de engenharia s

por:

A dedução dessa equação admite que o volume seja constante e que a

distribuição de deformação seja uniforme ao longo do comprimento útil do

corpo de prova. Portanto, a equação deve ser usada somente até a ocorrência

do pescoço. Além da carga máxima, a tensão verdadeira deve ser determinada

através de medidas instantâneas da carga e da seção reta transversal.

A deformação verdadeira ε pode ser calculada a partir da deformação de

engenharia ou convencional е por:

Essa equação é aplicável somente até a formação do pescoço pelas

mesmas razões discutidas acima. Além da carga máxima, a deformação

verdadeira deverá ser baseada em medidas reais da área ou do diâmetro.

⁄

⁄

13

Figura 4 - comparação das curvas tensão-deformação de engenharia e verdadeira

A figura 4 compara a curva tensão-deformação verdadeira com a

correspondente curva tensão-deformação de engenharia. A região elástica foi

comprimida no eixo do y devido à região de deformação plástica ser

relativamente muito maior. A curva tensão-deformação verdadeira está sempre

à esquerda da curva de engenharia até que a carga máxima seja atingida.

Entretanto, alem da carga máxima, as deformações altamente localizadas na

região do pescoço excedem em muito a deformação de engenharia.

Freqüentemente a curva de escoamento é linear desde a carga máxima até a

fratura, enquanto que em outros casos a inclinação cai continuamente até a

fratura. A formação de uma região de pescoço ou um entalhe adoçado

introduzem um estado de tensões triaxiais que torna difícil a determinação

precisa da tensão trativa longitudinal.

3.1.2.1. Tensão verdadeira na carga máxima

A tensão verdadeira na carga máxima corresponde á resistência

verdadeira à tração. Para a maioria dos materiais o pescoço começa na carga

máxima a um valor da deformação onde a tensão verdadeira é igual à

inclinação da curva de escoamento. Tomemos ζu e εu para designar a tensão

verdadeira e a deformação verdadeira na carga máxima quando a área da

seção reta transversal é Au. A resistência à tração máxima é dada por:

14

Eliminando Pmax, chega-se à:

3.1.2.2. Tensão verdadeira de fratura

A tensão verdadeira de fratura é a carga na fratura dividida pela área da

seção reta transversal na fratura. Essa tensão deve ser corrigida para o estado

triaxial de tensões que existe no corpo de prova perto da fratura. Uma vez que

geralmente não se dispõe dos dados necessários para essa correção, as

tensões verdadeiras de fratura possuem frequentemente certo nível de erro.

3.1.2.3. Deformação verdadeira de fratura

A deformação verdadeira de fratura εf é a deformação verdadeira baseada

na área A0 e a área após a fratura Af.

Esse parâmetro representa a deformação máxima verdadeira que o

material pode suportar antes da fratura e é análogo à deformação total até a

fratura da curva tensão-deformação de engenharia. Para corpos de prova

cilíndricos, a redução de área q é relacionada com a deformação verdadeira de

fratura pela relação:

3.1.2.4. Deformação verdadeira uniforme

A deformação verdadeira uniforme εu é a deformação verdadeira baseada

somente na deformação na carga máxima. Pode ser calculada a partir da área

da seção reta transversal do corpo de prova ou do comprimento útil Lu na carga

máxima. A deformação uniforme é geralmente útil na estimativa da

conformabilidade dos metais a partir de resultados de um teste de tração.

3.1.2.5. Deformação verdadeira localizada no pescoço

15

A deformação localizada no pescoço εn é a deformação necessária para

deformar um corpo de prova da carga máxima até a fratura.

A curva de escoamento de muitos metais, na região de deformação

plástica uniforme, pode ser expressa por uma relação potencial simples:

Onde n é o expoente do encruamento ou parâmetro do encruamento e K

é o coeficiente de resistência. O gráfico duplo logaritmo da tesão verdadeira e

da deformação verdadeira até a carga máxima resulta numa linha reta. A

inclinação linear desta reta é n, e k é a tensão verdadeira em ε=1,0 (que

corresponde a q=0,63). O expoente do encruamento pode variar do valor de

n=0 (sólidos perfeitamente plásticos) até n=1 (sólido elástico). Para a maioria

dos matais n tem um valor entre 0,10 e 0,50.

Figura 5 - Gráfico duplo logaritmo da curva tensão-deformação verdadeira

3.1.3. Instabilidade em tração

O pescoço geralmente se inicia na carga máxima durante a deformação

em tração de um metal dúctil. Um material plástico ideal, no qual não ocorre

nenhum encruamento, deveria ser instável em tração e formar o pescoço assim

que ocorresse o escoamento. Entretanto, um metal real encrua, o que tende a

aumentar sua capacidade de suportar o carregamento conforme a deformação

aumenta. A gradual diminuição da área da seção reta transversal se opõe a

esse efeito com o aumento da elongação. O pescoço ou a deformação

localizada começam na carga máxima, onde o aumento da tensão devido à

diminuição da área da seção reta transversal do corpo de prova se torna maior

que o aumento da capacidade do metal suportar carregamento devido ao

16

encruamento. Essa condição de instabilidade que provoca a deformação

localizada é definida pela condição dP=0.

Da relação do volume constante,

E da condição de instabilidade,

De maneira que, num ponto de instabilidade em tração,

O ponto de deformação do pescoço na carga máxima pode ser obtido da

curva tensão-deformação verdadeira, descobrindo-se o ponto na curva onde a

tangente é igual a unidade ou o ponto onde a taxa de encruamento se iguala à

tensão.

3.1.4. Efeito da taxa de deformação nas propriedades de escoamento

A velocidade de deformação que é aplicada num corpo de prova pode ter

uma influência importante na tensão de escoamento. A taxa de deformação é

definida como:

e é convencionalmente expressa em unidades de “por segundo”.

A figura 3 mostra que o aumento da taxa de deformação aumenta a

resistência à tração. Além disso, a dependência da resistência à tração com a

taxa de deformação aumenta com o aumento da temperatura. Para pequenas

deformações, a tensão limite de escoamento e a tensão de escoamento são

mais dependentes da taxa de deformação do que da resistência à tração.

Grandes taxas de deformação causam o aparecimento do limite de

escoamento descontinuo em aços baixo carbono que não é detectado para

taxas de deformação usuais.

17

Figura 6 - efeito da taxa de deformação na resistência do cobre a várias temperaturas

Os metais e ligas superplásticas têm a característica de apresentar uma

elevada sensibilidade à taxa de deformação. Superplasticidade refere-se a

elongações normalmente entre 100 e 1000 por cento. Metais superplasticos

têm um tamanho de grão ou o espaço interfásico da ordem de 1μm. Os testes

a altas temperaturas e baixas taxas de deformação acentuam o

comportamento superplásticos dos materiais.

Num metal normal, o amolecimento geométrico que constitui a formação

de um pescoço é oposto pelo encruamento, e enquanto ⁄ , o corpo de

prova de tração não irá formar o pescoço. Com um material superplástico a

tensão de escoamento é baixa, mas o pescoço é evitado pela presença do

encruamento e ⁄ .

3.1.5. Efeito da temperatura nas propriedades de escoamento

A curva tensão-deformação e as propriedades de escoamento e fratura

derivadas do teste de tração são fortemente dependentes da temperatura em

que se realiza o teste. Em geral, a resistência diminui e a ductilidade aumenta

conforme o aumento da temperatura do teste. Entretanto, mudanças estruturais

tais como a precipitação, envelhecimento por deformação, ou recristalização

podem ocorrer em certas faixas de temperatura, alterando esse

comportamento geral. Processos termicamente ativados favorecem a

deformação e reduzem a resistência em temperaturas elevadas. Em altas

temperaturas e/ou durante longas exposições, ocorrem mudanças estruturais

resultando em deformação dependente do tempo ou fluência.

18

Figura 7 - mudanças das curvas tensão-deformação de engenharia de aço doce com a temperatura

A mudança com a temperatura da curva de engenharia tensão-

deformação do aço DCE está apresentada esquematicamente na figura 7.

Para metais cúbicos de corpo centrado a tensão de escoamento aumenta

rapidamente com a diminuição da temperatura, enquanto que para alguns

metais CFC a tensão de escoamento é apenas ligeiramente dependente da

temperatura. Nos metais CFC a tensão de escoamento não é fortemente

dependente da temperatura, mas o expoente do encruamento diminui com o

aumento da temperatura. Isso acarreta um achatamento na curva tensão-

deformação com o aumento da temperatura, e a resistência à tração se torna

mais dependente da temperatura do que a tensão limite de escoamento. A

deformação em tração a elevadas temperaturas se torna mais complexa com a

formação de mais de um pescoço no corpo de prova.

3.1.6. Influência da máquina de teste nas propriedades de escoamento

Quando um corpo de prova é carregado numa máquina de teste a carga é

transmitida para toda a máquina da mesma forma que para o corpo de prova.

Enquanto o corpo de prova se deforma primeiramente no regime elástico e

depois plasticamente, a máquina de teste é projetada para se deformar apenas

elasticamente. Para fins de análise, isto pode ser considerado como duas

molas em série, a armação da máquina de teste e as garras possuindo uma

constante K e o corpo de prova com sua constante de mola própria.

Uma máquina de teste com velocidade constante aplica uma taxa de

deformação constante total que é a soma de: taxa de deformação elástica do

corpo de prova, a taxa de deformação plástica do corpo de prova, e a taxa de

deformação resultante da elasticidade da máquina de teste. A qualquer instante

existe alguma distribuição da taxa de deformação entre esses componentes.

19

Se a velocidade da barra de deformação é v,então, num tempo particular t o

deslocamento total é vt. A força P no corpo de prova causa um deslocamento

elástico da máquina P/K. O deslocamento elástico do corpo de prova é εpL.

Uma vez que o deslocamento total é a soma desses componentes,

Obtendo o valor de εp, vemos que a deformação plástica obtida de uma

carta carga- tempo numa máquina de teste com velocidade constante deve ser

corrigida para a rigidez da máquina bem como a elasticidade do corpo de

prova.

3.2. Mecanismos de Deformação

3.2.1. Deformação elástica dos metais

A deformação elástica é aquela que procede a deformação plástica de um

material. Ela ocorre quando um material cristalino qualquer sofre uma pequena

tensão de tração, se tornando levemente mais comprido e com a retirada da

carga retorne ao seu tamanho original. Analogamente, quando um material é

comprimido, ele se torna levemente menor e com a retirada da carga retorna

ao seu tamanho original. Dentro da região de comportamento elástico, a

deformação é resultado de uma pequena elongação da célula unitária na

direção da tensão de tração ou a uma pequena contração na direção da

compressão.

Figura 8 Exemplificação de deformação elástica em escala atômica.

(a) Tensão. (b) Sem deformação. (c) Compressão.

Na faixa de comportamento elástico, a deformação é, de forma

aproximada, proporcional à tensão. A relação entre a tensão e a deformação é

o modulo de elasticidade (Módulo de Young) e é uma característica do metal.

20

Quanto maior for o modulo de elasticidade, mais intensas serão as forças de

atração dos átomos.

Qualquer elongação ou compressão de uma estrutura cristalina em uma

direção, que for causada por uma força uniaxial, produzirá um ajustamento nas

dimensões perpendiculares da força. A relação entra a deformação lateral x e

deformação direta y, com sinal negativo, é denominada coeficiente de Poisson:

As tensões de cisalhamento também solicitam as estruturas cristalinas.

Essas produzem um deslocamento de um plano de átomos em relação ao

plano adjacente.

Figura 9 – Deformação elástica por cisalhamento. (a) Sem

deformação. (b) Deformação por cisalhamento.

A deformação elástica de cisalhamento é definida pela tangente do

ângulo de cisalhamento α:

e o modulo de cisalhamento G é a relação entre a tensão de cisalhamento

e a deformação de cisalhamento :

Este modulo de cisalhamento não é igual ao modulo de elasticidade E,

porem ambos são relacionados pela expressão:

Todos os materiais têm decrescimento do modulo de elasticidade com o

aumento da temperatura. Os materiais não são isotrópicos em relação ao

modulo de elasticidade, pois este varia com a orientação cristalina.

21

3.2.2. Deformação Plástica de cristais metálicos

Os materiais podem ser sofrer solicitações de tensão, compressão ou de

cisalhamento. Como os dois primeiros tipos podem ser decompostos em

componentes cisalhantes e como a maior parte dos metais é significativamente

menos resistentes ao cisalhamento que à tração ou à compressão, os metais

se deformam pelo cisalhamento plástico ou escorregamento de um plano

cristalino em relação aos demais. O escorregamento causa um deslocamento

permanente, ou seja, com a retirada da tensão os planos cristalinos não

retornam as suas posições originais.

Figura 10 – Componentes de cisalhamento de tensões normais.

(a) Tração (b) Compressão

O escorregamento ocorre mais facilmente ao longo de certas direções e

planos. A tensão de cisalhamento necessária para produzir escorregamento

em um determinado plano cristalino é denominada de tensão crítica de

cisalhamento. O número de planos através do quais pode ocorrer

escorregamento varia com a estrutura cristalina. Em metais HC apenas um

plano permite escorregamento, enquanto metais cúbicos existem muitos planos

que permitem escorregamento.

A força necessária para produzir escorregamento é uma função não

apenas da tensão cubica de cisalhamento, mas também depende do ângulo

entre o plano de escorregamento e a direção da força e entre a direção de

escorregamento e a direção da força.

22

Figura 11 – Figura mostrando os ângulos usados na determinação da tensão crítica de escorregamento.

Considerando a imagem acima, onde A é a área da seção transversal,

perpendicular à direção da força F, F/A é a tensão axial. A tensão de

cisalhamento efetiva na direção de escorregamento é:

Essa equação é conhecida como lei de Schmid, é o ângulo entre a

direção da força e a normal ao plano de escorregamento e é o ângulo entre a

direção da força e a direção de escorregamento. A tensão axial mínima para

ocorrer escorregamento corresponde a = =45°. Nessas condições, é igual à

metade da tensão axial F/A. A tensão de cisalhamento efetiva é sempre menos

que metade da tensão axial para qualquer outra orientação cristalina, tendendo

para zero quando ou tendem para 90°.

O movimento de escorregamento envolve o movimento de discordâncias,

a direção na qual a tensão de cisalhamento crítica é mínima é aquela com o

menor vetor de Burgers, ou seja a de menor distancia de deslocamento e maior

densidade atômica.

23

Figura 12 – Esquema de uma discordância

A energia associada com uma discordância em cunha é a mesma para

quaisquer ponto, pois não há gasto de energia para o movimento entre dois

pontos. Isto já não é mais valido se existem átomos estranhos em solução

solida. Quando um átomo de uma impureza está presente, a energia associada

com a discordância é menor que no metal puro.

Uma discordância produz uma deformação de apenas um vetor de

Burgers. Portanto, é obvio que muitas discordâncias devem estar envolvidas,

antes que qualquer deformação plástica mensurável possa ocorrer, devendo

haver uma fonte responsável pela formação de novas discordâncias. Uma fonte

de discordâncias geralmente necessita de contornos de grão ou outras

imperfeiçoes para ancorar as extremidades das discordâncias.

Figura 13 – Formação de discordância. Aumento da linha da

discordância com o aumento no cisalhamento, quando a curva se fecha

em si mesma, forma-se uma segunda curva.

3.2.3. Deformação Plástica nos metais policristalinos

24

Os contornos dos grãos interferem com o escorregamento, pois

interrompem os planos cristalinos nos quais as discordâncias se movem. A

mudança na ductilidade e no limite de resistência é o reflexo direto da área de

contorno de grão e do efeito que o contorno tem no escorregamento.

O limite de escoamento dos metais policristalinos tem uma origem

complexa. Os vários grãos não estão solicitados pelas mesmas tensões

elásticas, quando o metal está sendo solicitado. A tensão de cisalhamento

efetiva varia com a orientação do grão. A tensão crítica de cisalhamento

necessária para o escorregamento depende do plano de cristal e da direção

cristalina. Há um certo número de possíveis planos de escorregamento no

cristal. Os quatro fatores acima citados acima mostram claramente que o metal

policristalino não tem um único limite elástico. Dessa forma, se deve esperar

um início gradual da deformação plástica e isso justiça definir o limite de

escoamento como sendo a tensão que origina uma quantidade definida de

deformação plástica.

3.2.4. Deformação elástica de polímeros

O modulo de elasticidade dos polímeros geralmente é inferior a 10³

kgf/mm² e, em alguns casos, pode chegar até 10 kgf/mm². Uma das muitas

razões para essa diferença está demonstrada na figura abaixo, onde se pode

ver que o tensionamento pode produzir um endireitamento nas ligações assim

como um aumento no comprimento da mesma, como consequência a

deformação é apreciavelmente maior.

Figura 14 – Deformações elásticas (a) por aumento do comprimento

das ligações, (b) por endireitamento das ligações.

Materiais orgânicos contendo unidades polifuncionais tem os módulos

mais elevados, já as borrachas não-vulcanizadas possuem os menores

25

módulos. Estas diferenças podem ser explicadas com base na estrutura. Os

polímeros polifuncionais tem uma estrutura tridimensional, a qual é nitidamente

mais rígida que uma estrutura linear. A borracha, em geral, contém uma

estrutura do tipo cis com um grau elevado de retorcimento da cadeia.

A cristalização é favorecida pela aplicação de tensões, pois as moléculas

tendem a se alinhar melhor. Isso é evidenciado pelos elastômeros ou

borrachas, pois quando não tensionados, estes materiais são praticamente

amorfos. Entretanto, quando se tensiona, as moléculas se alinham e o material

se torna cristalino.

3.2.5. Deformação Plástica de Polímeros

A deformação permanente ocorre através de um escorregamento entre

moléculas adjacentes, em virtude das fracas forças de atração. O mais simples

tipo desta deformação se dar no caso especial, no qual todas as moléculas

lineares estão alinhadas. A situação para moléculas orientadas ao caso é

análoga, já que continuam a ligar entre si apenas por forças de van der Waals.

A deformação ocorre por escorregamento nos pontos fracos entre as moléculas

ao invés de romper as ligações intramoleculares.

As resinas termoplásticas deformam facilmente sob pressão, sendo

especialmente verdadeiro em temperaturas altas, já que então as forças de van

der Waals são facilmente superadas. Assim, sendo quando uma resina

termoplástica aquecida, elas facilmente tornam a forma do molde quando

injetada sob pressão.

As resinas termofixas a polimerização desenvolve uma estrutura

tridimensional, na qual escorregamento entre moléculas não ocorre. Com

efeito, a estrutura toda é uma molécula gigante, pois toda ela é unida por

ligações covalentes. E para estes polímeros a plasticidade não aumenta com a

temperatura.

3.3. Aço carbono

A rigor dos aços comerciais, o aço não é uma liga-binária (Fe-C) e

sempre contêm outros elementos secundários que estão presentes devido aos

processos de fabricação. Com isso, um aço poderia ser definido como uma liga

ferro-carbono contendo geralmente 0,008% até aproximadamente 2,11% de

carbono, além de certos elementos residuais, resultantes dos processos de

fabricação.

26

O limite inferior de 0,008% é correspondente à solubilidade máxima do

carbono no ferro à temperatura ambiente (que é equivalente à solubilidade na

ferrita à temperatura ambiente, sendo esta máxima em torno de 727ºC e

equivale a 0,02%) e o limite superior de 2,11% é correspondente à máxima

quantidade que se dissolve no ferro e que ocorre a cerca de 1140ºC (equivale

à solubilidade máxima da austenita). Esse limite superior é dependente da

presença ou não de elementos de ligas ou elementos residuais em teores

superiores aos normais, pois tanto existem elementos estabilizadores da fase

ferrita como elementos estabilizadores da fase austenita.

De acordo com a figura 20, mostrada mais abaixo, pode-se ver que os

aços podem se dividir em 3 subdivisões:

Aços hipoeutetóides: apresentam carbono abaixo de 0,83%.

Aços eutetóides: apresentam 0,83% de carbono.

Aços hipereutetóides: apresentam carbono entre 0,83% e 2%.

Esses valores de composições, solubilidades e temperaturas variam de

literatura para literatura, mas variam sempre em torno de valores próximos.

Em resumo, a morfologia estrutural à temperatura ambiente dos aços,

esfriadas lentamente a partir de temperaturas acima da zona crítica é a

seguinte:

Aços hipoeutetóides: ferrita e perlita.

Aços eutetóides: perlita.

Aços hipereutetóides: perlita e cementita.

As imagens abaixo mostram a micrografia destas 3 subdivisões dos

aços, além da micrografia de um aço com 0,3% de carbono. No aço eutetóide é

possível observar a estrutura lamelar da perlita, sendo a região escura

equivalente à cementita e as linhas brancas à ferrita. No aço hipoeutetóide as

áreas brancas correspondem à ferrita e as áreas escuras são de perlita e a

estrutura lamelar não é visivelmente evidenciada por causa da pequena

ampliação. No aço hipereutetóide é possível se verificar a cementita disposta

em torno dos grãos de perlita, formando uma rede.

27

Figura 15 – Aspecto micrográfico da perlita. Aço eutetóide resfriado lentamente. Ataque: reativo de nital. Ampliação: 1000 vezes.

Figura 16 – Aspecto micrográfico de um aço hipoeutetóide resfriado lentamente. Ataque: reativo de nital. Ampliação: 200 vezes.

28

Figura 17 – Aspecto micrográfico de um aço hipereutetóide resfriado lentamente. Ataque: reativo de picral. Ampliação: 200 vezes.

Figura 18 – Aspecto micrográfico de um aço hipoeutetóide com aproximadamente 0,3% de carbono. Ataque: reativo de nital. Ampliação:

200 vezes.

A tabela abaixo mostra a variação de algumas propriedades mecânicas

importantes em função de diferentes teores de carbono. É possível ver que

algumas propriedades como limite de escoamento e de resistência à tração e

dureza Brinell aumentam com o aumento do teor de carbono, mas por outro

lado o alongamento e a estricção diminuem com o crescimento desse teor de

carbono.

29

Tabela 1 – Propriedades mecânicas de aços esfriados lentamente em função do teor de carbono.

Já a imagem abaixo expressa em curvas a variação dessas

propriedades com os teores de carbono no aço.

Figura 19 – Influência do teor de carbono sobre as propriedades de aços-carbono esfriados lentamente.

3.4 Aço 1020

Os aços carbonos são ligas metálicas constituídas basicamente de ferro,

carbono, silício e manganês, apresentando também outros elementos inerentes

ao processo de fabricação, em percentuais controlados. (GERDAU, 2015).

30

O aço carbono 1020 é um dos aços mais utilizado atualmente devido sua

boa relação entre propriedade e custo. Ele apresenta baixa temperabilidade,

excelente forjabilidade e soldabilidade, porém, sua usinagem é relativamente

pobre. Este aço pode ser aplicado também em cementação, pela sua relação

de custo beneficio se comparado com outros aços utilizados para o mesmo

propósito. De acordo com a SAE, o aço 1020 recebe este nome por ser um aço

carbono simples, que apresenta outros elementos em porcentagens

desprezíveis.

Figura 20 - Diagrama Ferro – Cementita.

Através do diagrama ferro-cementita, ilustrado na figura 20, percebe-se

que o aço 1020 se encaixa na categoria dos aços hipoeutetóides, e, se

normalizado, é esperado que apresente uma microestrutura formada por perlita

e ferrita fina. A composição do aço SAE 1020 é mostrada a seguir.

Composição Química (%)

C Mn P Max S Max.

0,18-0,23 0,30-0,60 0,030 0,050

Tabela 2 - Composição Aço SAE 1020. Fonte: GERDAU.

31

3.5. Alumínio

O alumínio, apesar de ser o terceiro elemento mais abundante na crosta

terrestre, é o metal mais jovem usado em escala industrial. Há sete milênios,

ceramistas da Pérsia já produziam seus vasos com um tipo de barro que

continha óxido de alumínio, que hoje conhecemos como alumina. Trinta

séculos mais tarde, egípcios e babilônios usaram outra substância contendo

alumínio na fabricação de cosméticos e produtos medicinais.

Inicialmente obtido em laboratório, a produção de alumínio em escala

industrial somente foi possível a partir de 1886, quando Charles Martin Hall,

nos Estados Unidos, e Louis Toussaint Héroult, na França, obtiveram o metal

puro a partir da dissolução eletrolítica de óxido de alumínio (alumina), em

banho de criolita. O processo Hall-Héroult, como é conhecido, ainda é o

principal processo de produção de alumínio. Anos mais tarde, a necessidade

de fabricar produtos mais leves e resistentes impulsionou a indústria do

alumínio durante a primeira guerra mundial e, desde então, tem ocupado uma

posição mundial altamente estratégica, ao suprir com metal praticamente todos

os setores da economia. No Brasil esta história teve início com a instalação da

Companhia Paulista de Artefatos de Alumínio em 1917, ano que a produção

mundial do alumínio atingiu seu primeiro milhão de toneladas. Já a instalação

das primeiras fábricas de alumínio primário no País ocorreu a partir dos anos

1950 (ABAL, 2015).

O alumínio não é encontrado diretamente em seu estado metálico na

crosta terrestre. Sua obtenção parte da mineração, principalmente, da bauxita e

segue para etapas posteriores de refinaria e redução. O alumínio é obtido a

partir da bauxita, um minério que pode ser encontrado em três principais

grupos climáticos: o mediterrâneo, o tropical e o subtropical. A bauxita deve

apresentar no mínimo 30% de óxido de alumínio (Al2O3) aproveitável para que

a produção de alumínio seja economicamente viável.

Após a etapa de extração do minério e obtenção do mesmo sem as

vegetações e as camadas de solo, realiza-se um beneficiamento para obter o

minério de forma mais pura, em seguida, ele parte para a refinaria, onde o

minério é purificado, tendo como produto final o pó branco de alumina pura e,

em seguida, a alumina é levada para a redução eletrolítica, onde através do

processo de Hall-Héroult o alumínio é produzido. Para a produção de 1Ton de

alumínio são necessárias 2Ton de alumina.

Propriedades Físicas

Densidade (g/cm3) 2,7

32

Temperatura de Fusão (°C) 660

Módulo de Elasticidade (MPa) 7000

Coeficiente de dilatação térmica (L/°C) 23.10-6

Condutibilidade térmica a 25°C

(Cal/cm/°C)

0,53

Condutibilidade elétrica (%IACS) 61

Tabela 3 - Propriedades físicas Alumínio. Fonte: ABAL.

Como visto na tabela 2, o alumínio possui um ponto de fusão

relativamente baixo, se comparado com o do aço, que é em torno de 1570°,

porém, apresenta um peso especifico bem baixo, que é aproximadamente 35%

do peso do aço.

As propriedades do alumínio permitem que ele tenha uma diversa gama

de aplicações. Por isso, o metal é um dos mais utilizados no mundo todo.

Material leve, durável e bonito, o alumínio mostra uma excelente performance e

propriedades superiores na maioria das aplicações. Produtos que utilizam o

alumínio ganham também competitividade, em função dos inúmeros atributos

que este metal incorpora (ABAL, 2015).

3.6. Polímeros

Polímero – do grego poli (muitos) e mero (unidade de repetição).

Um polímero é uma macromolécula composta por muitas (dezenas de

milhares) de unidades de repetição denominadas meros, ligadas por ligações

covalentes. A matéria-prima para a produção de um polímero é o monômero,

isto é, uma molécula com uma (mono) unidade de repetição.

Na cadeia polimérica os meros são unidos por ligações primárias fortes

(ligações covalentes), as chamadas ligações intramoleculares, pois dizem

respeito às ligações dentro de uma mesma molécula. Por outro lado, as

distintas cadeias poliméricas, ou segmentos de uma mesma cadeia, se atraem

por forças secundárias fracas, as chamadas forças intermoleculares. Estas

últimas são forças que aumentam com a presença de grupos polares e

diminuem com o aumento da distância entre moléculas. Elas podem existir de

duas formas: Forças de Van der Waals (Interação dipolo-dipolo, interação

dipolo-dipolo induzido e forças de dispersão) e pontes de hidrogênio.

As forças intramoleculares (ligações covalentes fortes) vão influenciar na

rigidez/flexibilidade da cadeia polimérica e na estabilidade (térmica, química,

fotoquímica, etc.) polimérica. Já as forças intermoleculares (ligações

secundárias) vão determinar a maior parte das propriedades físicas do

polímero: temperatura de fusão cristalina, solubilidade, difusão, cristalinidade,

permeabilidades a gases e vapores, deformação e escoamento envolvendo em

todos os casos a quebra e formação de ligações intermoleculares. Se estas

forças forem mais fortes, ocorrerá maior atração entre as cadeias e todo e

33

qualquer evento relacionado à separação e/ou fluxo da cadeia sobre a outra

será dificultado.

Uma cadeia polimérica pode se apresentar de diferentes

formas/arquiteturas:

Cadeias lineares: Formada apenas por uma cadeia principal. Formada pela

polimerização de monômeros bifuncionais.

Cadeias ramificadas: Da cadeia principal partem prolongamentos, que podem

ser longos ou curtos, formados pelo mesmo mero que compõe a cadeia

principal ou por outro mero formando diferentes arquiteturas (Principais:

aleatória, pente e estrelada).

Cadeias com ligações cruzadas: As cadeias estão ligadas entre si através de

segmentos de cadeia unidos ligações covalentes fortes.

Figura 21 – Tipos de arquiteturas das cadeias poliméricas.

Quanto ao comportamento mecânico os polímeros podem se dividir em:

Plásticos: Material plástico sólido na temperatura de utilização (próximo à

ambiente). Dividido em:

Termoplásticos – Sob aumento de temperatura ou pressão, amolecem e

fluem, podendo ser moldados nestas condições. Retirada a solicitação

(T e P) se solidificam e adquirem a forma do molde. Novas aplicações

provocam novas moldagens, sendo, recicláveis e solúveis.

34

Termofixos – Polímero em rede ou retículos. Sob aumento de

temperatura ou pressão, amolecem e fluem, adquirindo a forma do

molde. Formam ligações cruzadas entre cadeias e se solidificam. Novos

aumentos de temperatura ou pressão não influenciam mais, sendo

assim, insolúveis, infusíveis e não recicláveis.

Elastômeros: São polímeros que, na temperatura ambiente, podem se

deformar até duas vezes o seu comprimento inicial, retornando ao comprimento

original rapidamente depois de retirado o esforço. Possuem, normalmente,

cadeias flexíveis amarradas umas às outras, com baixa densidade de ligação

cruzada.

Fibras: Termoplástico orientado que satisfazem a condição de L/D > 100. A

orientação das cadeias e dos cristais, feitas de maneira forçada durante a

fiação, aumenta a resistência mecânica, tornando possível o uso na forma de

fios.

O comportamento mecânico dos polímeros pode ser visualizado através

de diferentes formas e uma delas, muito importante e bastante aplicada, é o

uso da curva tensão-deformação obtida em um ensaio de tração, por exemplo.

Figura 22 – Comportamentos dúctil e frágil observados em curvas tensão-deformação sob tração.

35

Figura 23 – Comportamento tensão-deformação característico para polímeros.

A figura 23 caracteriza os três comportamentos característicos

encontrados nos materiais poliméricos.

Curva A – Polímero frágil. Sofre a fratura ainda na deformação elástica.

Comportamento característico de uma resina termorrígida.

Curva B – Comportamento semelhante aos materiais metálicos. Apresenta uma

região de deformação elástica, uma zona de escoamento e, por fim, uma

região de deformação plástica permanente. Curva típica de um termoplástico

parcialmente cristalino.

Curva C – Deformação totalmente elástica. Comportamento típico da borracha

e o comportamento é referente à classe dos elastômeros.

3.6.1. Polietileno

O polietileno é um polímero que se encaixa no grupo dos

hidrocarbonetos, ou seja, é formado apenas por carbono e hidrogênio. É um

dos polímeros mais empregados dentre as resinas termoplásticas. É obtido a

partir do gás etileno ou como subproduto do processamento do petróleo. O

polietileno é um polímero plástico obtido através de um processo de

polimerização de condensação em uma reação por etapas, onde a sua massa

molar depende fortemente do tempo em que o produto passou no reator. Ele é

um material translúcido ou leitoso, maleável e inflamável. É flexível, pois possui

sua temperatura de transição vítrea bem abaixo das temperaturas ambientes

usuais. Pode ser produzido com diferentes densidades e nas formas linear,

ramificada ou reticulada, apresentando campos de aplicação comercial

36

diversificados. Por ser um polímero termoplástico, ou seja, pode ser reciclado,

além de ser um produto barato, é muito utilizado na produção de sacos,

embalagens e utilidades domésticas como potes e vasilhas. Além disso, são

atóxicos e quimicamente resistentes, podendo entrar em contato com alimentos

e produtos farmacêuticos sem transmitir odor ou sabor.

O polietileno pode ser classificado de acordo com a sua densidade:

Polietileno de baixa densidade (PEBD), polietileno de baixa densidade linear

(PEBDL), polietileno de média densidade (PEMD), polietileno de alta densidade

(PEAD) e polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM).

3.6.1.1. Polietileno de baixa densidade (PEBD)

É produzido sobre altas pressões, geralmente variando entre 1 a 2

kilobar, e sob altas temperaturas, variando entre 100 e 300ºC, é caracterizado

por moléculas bastante ramificadas, onde estas ramificações impedem o

ordenamento eficiente e rápido das moléculas durante a cristalização e, como

conseqüência, observa-se que este apresenta uma porcentagem de

cristalinidade com variação entre 40 e 65%. Apresenta ponto de fusão entre

110 e 115°C e sua temperatura de transição vítrea é em aproximadamente -

120°C. PEBD apresenta densidade de 0,91 a 0,925g/cm3, aproximadamente.

Figura 24 - Esquema representativo das cadeias do PEBD.

Tem como principais características alta flexibilidade, maior resistência ao

impacto e viscosidade que o PEAD e pode ser translúcido ou transparente. É

aplicado principalmente na fabricação de filmes, embalagens, plástico bola e

tubos de caneta esferográficas.

3.6.1.2. Polietileno de baixa densidade linear (PEBDL)

É produzido sob baixas pressões, em comparação com o PEBD, tornando

sua produção mais econômica e, assim, mais convencional. É o material mais

utilizado quando se busca um material para aplicações que necessitem

propriedades intermediárias entre o PEBD e o PEAD. Apresenta ponto de

fusão entre 120 e 130°C, transição vítrea em aproximadamente -120°C e

densidade variando de 0,91 a 0,93 g/cm3.

37

Em comparação com o PEBD apresenta um maior brilho e maior rigidez e

uma menor permeabilidade a gases, apresenta boa resistência à tração e ao

rasgo. É aplicado em tampas de lacres, caixas d’água e peças rotomoldadas.

3.6.1.3. Polietileno de média densidade (PEMD)

É obtido através da mistura mecânica entre o PEBD e o PEAD,

produzindo um polietileno com propriedades intermediárias entre os dois tipos.

O uso tem aumentado muito com as aplicações de engenharia. Possui

densidade entre 0,93 e 0,94g/cm3. É muito usado na construção de tubos

plásticos para sistemas de distribuição de água e gás.

3.6.1.4. Polietileno de alta densidade (PEAD)

É produzido com um catalisador extremamente ativo e sob baixas

pressões, menores que 30 bar, e temperaturas que variam entre 40 e 150°C. É

caracterizado por ser formado por longas cadeias lineares, com isso, apresenta

uma elevada cristalinidade, variando entre 85 e 95%, dependendo ainda do

peso molecular e sua distribuição, além das condições da cinética de

cristalização. Apresenta uma grande mobilidade de cadeias, pois não possui

ramificações, tendo maior facilidade de se movimentar entre outras cadeias e

participar da formação da região ordenada (cristal). Apresenta ponto de fusão

entre 130 e 140°C e temperatura de transição vítrea em aproximadamente -

120°C. Sua densidade está entre 0,945 e 0,96g/cm3.

Figura 25 - Esquema representativo de cadeias do PEAD.

Este polímero apresenta uma excelente resistência química, uma maior

dureza e uma menor viscosidade em comparação com o PEBD. É muito

utilizado na fabricação de tampas, baldes, tubos e tanques.

3.6.1.5. PEAD X PEBD

38

Tabela 4 – Diferenças estruturais e físico-químicas entre PEAD e PEBD.

A figura 26 mostra o efeito da cristalinidade (densidade) nas propriedades

mecânicas de polietilenos. O crescimento do grau de cristalinidade aumenta o

módulo elástico, a resistência ao escoamento e a dureza do polímero.

Figura 26 – Curvas tensão-deformação em tração para PEAD (HDPE) e PEBD (LDPE).

3.6.1.6. Polietileno de ultra-alto peso molecular (PEUAPM)

São denominados PEUAPM aqueles polietilenos que possuem massa

molar entre três e seis milhões, podendo esse material substituir as fibras de

poliaramida aromática (Kevlar) em coletes à prova de bala. É muito utilizado

em aplicações em que requeiram resistência à abrasão e autolubrificação,

como por exemplo, revestimento de caçambas de caminhões, pistas de

patinação (no lugar do gelo) e peças que se entrem em contato com produtos

químicos, aproveitando-se da inércia química comum aos polietilenos. A massa

39

molar extremamente alta do PEUAPM proporciona uma viscosidade tão

elevada no estado fundido que seu índice de fluidez se aproxima de zero,

sendo impossível processá-lo pelos métodos convencionais de injeção, sopro

ou extrusão. O PEUAPM pode ser processado através de compressão por

termoprensagem, ou extrusão por pistão, através dos quais são obtidos

chapas, blocos e tarugos semi-acabados para posterior acabamento por

usinagem (tudosobreplásticos, abril de 2015).

Este polímero apresenta uma cristalinidade de aproximadamente 45%,

ponto de fusão de aproximadamente 135°C e temperatura de transição vítrea

entre -100 e -125°C. Apresenta alta resistência à abrasão, fadiga cíclica, fratura

por impacto, química, boa resistência a corrosão, alta dureza e baixo

coeficiente de atrito. É utilizado na fabricação de defensas marítimas,

engrenagens, perfis, peças com aplicação cirúrgica, mancais, etc.

3.7. Polimetilmetacrilato (PMMA)

O PMMA ao contrário do PE se encaixa no grupo dos polímeros de

adição, ou seja, sua polimerização ocorre em cadeias. É um termoplástico

extremamente transparente obtido através da polimerização do monômero

metilmetacrilato. Ele é comercialmente conhecido como acrílico e, devido sua

estética e resistência a riscos é considerado uma alternativa ao uso do vidro.

Figura 27 - Monômero e polimero (PMMA).

Na reação de polimerização do PMMA, obtém-se uma massa pastosa que

é então derramada sobre um molde onde a polimerização irá terminar. O

resultado é um plástico transparente e cristalino, semelhante ao aspecto do

vidro, porém com algumas vantagens sobre ele, tais como maior leveza (possui

densidade de aproximadamente 1,18g/cm3), maior resistência ao impacto, além

de os acrílicos também poderem ser serrados, o que não pode ocorrer com o

vidro. Sua massa molar média varia entre 500000g/mol e 1000000g/mol.

40

O acrílico é um dos polímeros plásticos mais modernos e com maior

qualidade do mercado, pois apresenta alta resistência a agentes atmosféricos,

à radiação UV (proteção natural de 98%), ao ataque de produtos químicos, à

tensão, ao impacto e ao risco. Ele é amplamente utilizado em lentes de

contato, painéis transparentes, como os usados para pendurar cestas de

basquete, bem como outros painéis decorativos e estruturais, para recobrir

faróis de carro, etc.

3.8. Politereftalato de Etileno (PET)

Figura 28 – Mero (PET).

Atualmente, o PET é um dos termoplásticos mais produzidos no mundo.

Formado pela reação entre o ácido tereftálico e o etileno glicol, originando uma

resina praticamente insolúvel em água e de aspecto transparente ou cristalino

levemente verde. O sucesso desse material deve-se à sua excelente relação

entre as propriedades mecânicas, térmicas e o custo de produção. No Brasil, a

principal aplicação do PET é na indústria de embalagens, cerca de 71%. A

produção industrial do PET pode ser realizada em duas ou três etapas,

dependendo de suas aplicações: pré-polimerização, policondensação e

polimerização no estado sólido.

O PET é o melhor e mais resistente plástico para fabricação de garrafas,

frascos e embalagens para refrigerantes, água, sucos, óleos comestíveis,

medicamentos, entre vários outros produtos. Ele proporciona alta resistência

mecânica (impacto) e química, suportando o contato com agentes agressivos.

Possui excelente barreira para gases e odores. Por isso é capaz de conter os

mais diversos produtos com total higiene e segurança. A embalagem de PET

tem mostrado ser o recipiente ideal para a indústria de bebidas em todo o

mundo, reduzindo os custos de transporte e produção, evitando desperdícios

em todas as fases de produção e distribuição.

Se forem descartadas na natureza incorretamente, as embalagens feitas

de PET têm um processo de decomposição considerado longo e prejudicial ao

meio ambiente, podendo permanecer no local entre 400 e 750 anos. O resíduo

pode ser reciclado pelo processo de termo reação ou a quente em que, à

determinada temperatura, o polímero fica liquido, podendo então ser moldado,

comprimido em outras formas e sofrer ruptura.

41

A relação entre o peso de uma garrafa de dois litros e o seu conteúdo é

uma das mais favoráveis existentes. Ou seja, é necessário pouco material para

armazenar uma grande quantidade de produto, diferentemente, por exemplo,

de uma garrafa de vidro onde é necessária a utilização de mais matéria-prima

para armazenar a mesma quantidade de produto. Com esse custo-benefício,

sua produção e sua reciclagem são interessantes e tornam-se rentáveis.

3.9. Metalografia

A observação metalográfica tem como importância prever ou explicar

propriedades e comportamentos de uma amostra metálica, por meio da

visualização da estrutura do material, como sua microestrutura, morfologia e

distribuição e quantificação das fases presentes.

Antes de proceder com a observação, se faz necessário a aplicação de

algumas etapas iniciais para a preparação do material decorrente do material e

do tipo de equipamento usado, afim de proporcionar uma melhor observação

da microestrutura do material. Essas etapas são de: lixamento metalográfico,

polimento e ataque químico.

3.9.1. Lixamento metalográfico

O lixamento da amostra é um processo que visa a remoção de sulcos e

riscos provenientes do desbaste do metal e a realização de uma superfície

plana cuja profundidade de deformação seja suficientemente fina que permita

seu desaparecimento após a posterior operação de polimento. Para minimizar

o aquecimento, normalmente o lixamento é realizado com água, que também

minimiza o aquecimento.

3.9.2. Polimento

A finalidade do polimento é obter uma superfície plana, livre de riscos e

com alta refletividade. Rotineiramente não é necessário que a superfície esteja

totalmente isenta de riscos, mas estes riscos não devem atrapalhar o exame da

amostra. No entanto, quando se deseja tirar uma fotomicrografia da amostra a

mesma não deve conter nenhum risco.

3.9.3. Ataque Químico

A superfície do metal polido corretamente reflete a luz de forma

homogênea e não permite distinguir os microconstituintes de sua estrutura.

Para a revelação da estrutura torna-se necessário atacar a superfície

previamente polida com soluções reativas apropriadas.

O ataque químico depende do processo de oxidação e/ou redução que

ocorre na superfície do corpo de prova. Os reagentes químicos para a

42

revelação da estrutura de um metal ou liga metálica podem ser soluções

simples ou misturas complexas orgânicas e inorgânicas.

3.10. Microscópio Óptico

O microscópio óptico é um instrumento mecânico / óptico. Usado para a

visualização de estruturas impossíveis de se ver à olho nu. Este instrumento é

composto por lentes multicoloridas e ultravioletas e uma estrutura mecânica

para regulagem do mesmo.

A estrutura de um microscópio óptico é composta por:

• Oculares: sistema de lentes que permite ampliarem a imagem real

fornecida pela objetiva, formando uma imagem virtual que se situa a

aproximadamente 25 cm dos olhos do observador.

• Revolver: Peça giratória onde se encontram objetivas de diferentes

ampliações.

• Objetiva: São as lentes que permitem a ampliação da estrutura deseja.

• Parafuso Macrométrico: É um sistema mecânico que permite a

ajustagem da ocular.

• Parafuso Micrométrico: É um sistema mecânico que permite a ajustagem

do sistema das objetivas.

• Platina: É um suporte ajustável ao qual a estrutura a ser observada é

colocada.

• Espelho: É um espelho comum, utilizado para a reflexão da luz; sendo

esta emitida, principalmente, por lâmpadas.

• Condensador: conjunto de duas ou mais lentes convergentes que

orientam e espalham regularmente a luz emitida pela fonte luminosa sobre o

campo de visão do microscópio.

A intensidade da luz ainda pode ser regulada, para uma melhor resolução

da imagem; para isso basta subir o condensador e abrir o diafragma, ou para

diminuir a intensidade luminosa, basta descer o condensador e abaixar o

diafragma.

A verdadeira ampliação é dada pelo produto do aumento obtido pela

ocular com o aumento obtido com a objetiva.

O fator mais significativo para a obtenção de uma boa imagem é, contudo,

o poder de resolução, que corresponde à distância mínima que é necessário

existir entre dois pontos para que possam ser distinguidos ao microscópio.

Para o microscópio óptico essa distância é de 0,2 µm devido ao comprimento

43

de onda das radiações visíveis. Com efeito, a propriedade da ampliação só tem

interesse prático se for acompanhada de um aumento do poder de resolução.

3.11. Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)

O MEV consiste basicamente da coluna óptico-eletrônica (canhão de

elétrons e sistema de demagnificação1), da unidade de varredura, da câmara

de amostra, do sistema de detectores e do sistema de visualização da imagem.

O princípio resume-se em utilizar um feixe de elétrons de pequeno

diâmetro para explorar a superfície da amostra, ponto a ponto, por linhas

sucessivas e transmitir o sinal do detector a uma tela catódica cuja varredura

está perfeitamente sincronizada com a do feixe incidente. Por um sistema de

bobinas de deflexão, o feixe pode ser guiado de modo a varrer a superfície da

amostra segundo uma malha retangular. O sinal de imagem resulta da

interação do feixe incidente com a superfície da amostra. O sinal recolhido pelo

detector é utilizado para modular o brilho do monitor, permitindo a observação.

A maioria dos instrumentos usa como fonte de elétrons um filamento de

tungstênio (W) aquecido, operando numa faixa de tensões de aceleração de 1

a 50 kV. O feixe é acelerado pela alta tensão criada entre o filamento e o

ânodo. Ele é, em seguida, focalizado sobre a amostra por uma série de três

lentes eletromagnéticas com um spot menor que 4 nm. O feixe interagindo com

a amostra produz elétrons e fótons que podem ser coletadas por detectores

adequados e convertidas em um sinal de vídeo. Quando o feixe primário incide

na amostra, parte dos elétrons difunde-se e constitui um volume de interação

cuja forma depende principalmente da tensão de aceleração e do número

atômico da amostra. Para serem detectados, as partículas e/ou os raios

eletromagnéticos resultantes da interação do feixe eletrônico com a amostra

devem retornar à superfície da amostra e daí atingirem o detector. A imagem

formada a partir do sinal captado na varredura eletrônica de uma superfície

pode apresentar diferentes características, uma vez que a imagem resulta da

amplificação de um sinal obtido de uma interação entre o feixe eletrônico e o

material da amostra. Diferentes sinais podem ser emitidos pela amostra. Na

microscopia eletrônica de varredura os sinais de maior interesse para a

formação da imagem são os elétrons secundários e os retroespalhados. À

medida que o feixe de elétrons primários vai varrendo a amostra estes sinais

vão sofrendo modificações de acordo com as variações da superfície. Os

elétrons secundários fornecem imagem de topografia da superfície da amostra

e são os responsáveis pela obtenção das imagens de alta resolução, já os

retroespalhados fornecem imagem característica de variação de composição.

O MEV tem seu potencial ainda mais desenvolvido com a adaptação na

câmara da amostra de detectores de raios-X permitindo a realização de análise

química na amostra em observação. Através da captação pelos detectores e da

análise dos raios-X característicos emitidos pela amostra, resultado da

interação dos elétrons primários com a superfície, é possível obter informações

44

qualitativas e quantitativas da composição da amostra na região

submicrometrica de incidência do feixe de elétrons. Este procedimento facilita a

identificação de precipitados e mesmo de variações de composição química

dentro de um grão. Atualmente quase todos os MEV são equipados com

detectores de raios-X, sendo que devido a confiabilidade e principalmente

devido a facilidade de operação, a grande maioria faz uso do detector de

energia dispersiva (EDS).

45

4. Descrição da metodologia empregada

O ensaio de tração é amplamente utilizado no campo da engenharia.

Através deste simples método é possível se fazer análises complexas das

propriedades mecânicas de infinitos materiais.

Os ensaios de tração, da atividade prática em análise, foram realizados

no Laboratório de Metais e Ensaios Mecânicos (LABMEM) da UFRN. Utilizou-

se uma máquina de tração do tipo universal da Shimadzu modelo AGX-300KN,

com todo o dispositivo de realização do ensaio de tração montado. Os

parâmetros de ensaio (taxa de carregamento, dimensões) estão especificados

abaixo. Através da utilização de softwares adequados foram possíveis se obter

dados que possibilitaram a construção das curvas tensão x deformação para os

diferentes materiais ensaiados.

Foram-se ensaiados 6 corpos de provas de materiais diferentes. As

amostras estão mostradas na tabela abaixo, seguindo das taxas de

carregamento (velocidades de ensaio), respectivamente, empregadas para

cada uma das amostras. Utilizou-se uma velocidade de 2 milímetros/minuto

para os materiais metálicos e para os materiais poliméricos, utilizaram-se dois

níveis de carregamento: 1 milímetro/minuto até o fim da zona elástica

(equivalente à 0,2% da deformação) e 10 milímetros/minuto para a zona

plástica (equivalente ao restante do ensaio).

Materiais ensaiados Taxa de carregamento

Amostra 01 Chapa de aço carbono 2 mm/minuto

Amostra 02 Aço 1020 em estado de entrega 2 mm/minuto

Amostra 03 Alumínio 2 mm/minuto

Amostra 04 Politereftalato de etileno (PET) 1 mm/minuto até 0,2% de deformação / 10 mm/minuto até o final do ensaio

Amostra 05 Polimetacrilato de metila (PMMA) 1 mm/minuto até 0,2% de deformação 10 mm/minuto até o final do ensaio

Amostra 06 Polietileno (PE) 1 mm/minuto até 0,2% de deformação 10 mm/minuto até o final do ensaio

Tabela 5 – Materiais ensaiados e as respectivas taxas de carregamento.

Mediram-se as geometrias dos corpos de provas a serem ensaiados e,

logo após o ensaio, mediram-se as novas geometrias obtidas logo ao final do

ensaio. Esses dados pré-ensaio e pós-ensaio são extremamente importantes

para a construção das curvas do ensaio e para as análises mecânicas

possíveis. As medições das dimensões e geometrias foram feitas com o uso de

paquímetros, possibilitando erros de medidas.

Nas tabelas abaixo constam as geometrias dos corpos de prova. É

importante se observar que para algumas medidas, como largura, espessura e

diâmetro inicial, foram-se feitas três medidas e depois se tirou a média. Isso foi

uma medida tomada buscando minimizar os erros, já que as amostras, na

46

fabricação, não estavam com os mesmos tamanhos ao longo de todo o corpo

de prova.

Geometria da amostra 01 – Chapa de aço carbono

Comprimento útil inicial (L0) 140,00 mm

Largura Medida 01: 18,8 mm Medida 02: 20,0 mm Medida 03: 19,9 mm

Média: 19,57 mm

Espessura Medida 01: 0,45 mm Medida 02: 0,45 mm Medida 03: 0,50 mm

Média: 0,47 mm

Comprimento útil final (Lf) no instante da fratura 144,10 mm

Tabela 6 – Geometrias e dimensões da chapa de aço carbono.

Geometria da amostra 02 – Aço 1020 em estado de entrega

Comprimento útil inicial (L0) 28,00 mm

Diâmetro inicial (D0) Medida 01: 6,35 mm Medida 02: 6,40 mm Medida 03: 6,35 mm

Média: 6,37 mm

Área inicial da seção transversal 31,87 mm2 ou 3,187 x 10-5 m2

Comprimento útil final (Lf) no instante da fratura 29,00 mm

Diâmetro final (Df) no instante da fratura

Área final da seção transversal

Tabela 7 – Geometrias e dimensões da amostra de aço 1020 em estado de entrega.

Geometria da amostra 03 – Alumínio

Comprimento útil inicial (L0) 27,35 mm

Diâmetro inicial (D0) Medida 01: 6,24 mm Medida 02: 6,25 mm Medida 03: 6,25 mm

Média: 6,25 mm

Área inicial da seção transversal 30,65 mm2 ou 3,065 x 10-5 m2

Comprimento útil final (Lf) no instante da fratura

Diâmetro final (Df) no instante da fratura

Área final da seção transversal

Tabela 8 – Geometrias e dimensões da amostra de alumínio.

47

Geometria da amostra 04 – PET

Comprimento útil inicial (L0) 60,00 mm

Largura Medida 01: 13,05 mm Medida 02: 13,00 mm Medida 03: 13,10 mm

Média: 13,05 mm

Espessura Medida 01: 3,10 mm Medida 02: 3,10 mm Medida 03: 3,10 mm

Média: 3,10 mm

Comprimento útil final (Lf) no instante da fratura 78,85 mm

Tabela 9 – Geometrias e dimensões da amostra de PET.

Geometria da amostra 05 – PMMA

Comprimento útil inicial (L0) 73,45 mm

Largura Medida 01: 13,50 mm Medida 02: 13,10 mm Medida 03: 13,40 mm

Média: 13,33 mm

Espessura Medida 01: 3,10 mm Medida 02: 3,15 mm Medida 03: 3,20 mm

Média: 3,15 mm

Comprimento útil final (Lf) no instante da fratura 73,50 mm

Tabela 10 – Geometrias e dimensões da amostra de PMMA.

Geometria da amostra 06 – PE

Comprimento útil inicial (L0) 66,10 mm

Largura Medida 01: 12,90 mm Medida 02: 12,60 mm Medida 03: 13,00 mm

Média: 12,83 mm

Espessura Medida 01: 3,20 mm Medida 02: 3,15 mm Medida 03: 3,15 mm

Média: 3,17 mm

Comprimento útil final (Lf) no instante da fratura 81,75 mm

Tabela 8 – Geometrias e dimensões da amostra de polietileno.

48

Figura 29 – Corpos de provas utilizados no ensaio de tração.

49

5. Resultados e discussão dos resultados

Após a realização dos ensaios de tração foram obtidos os dados

referentes a força e deslocamento para cada corpo de prova. A partir destes

dados foi possível de se obter/plotar as curvas referentes à Força versus

Deslocamento, Tensão versus Deformação (de engenharia), Tensão versus

Deformação (real).

Utilizando dos conhecimentos teóricos vistos em sala de aula, para cada

curva obtida para os diferentes materiais ensaiados, foi possível de se obter

dados referentes a características e propriedades destes materiais, bem como

dos aspectos envolvidos durante e após a realização dos ensaios.

5.1 Curvas

5.1.1 Aço 1020

Durante a realização do ensaio de tração para este tipo de corpo de

prova (de sessão circular) aconteceu problemas em relação a fixação e

agarramento do corpo de prova pela garra fixadora da máquina de tração. Ao

dar início ao ensaio de tração ocorria o escorregamento e esmagamento da

região de fixação do corpo de prova, e com isso, os dados e assim como a

curva de força versus deslocamento, apresentaram incoerência e valores

inesperados.

Figura 30 – Corpo de prova deformado devido ao esmagamento realizado

pelo dispositivo de fixação da máquina de ensaio. Aço 1020.

Mesmo com eventuais problemas, foi possível de se obter dados e

curvas da realização de ensaios de outra data e a partir deles realizar a

caracterização e tratamentos dos dados do material. Ainda que nestas curvas

50

de ensaios passados foram possíveis de se observar a presença de

escorregamento nos gráficos plotados.

Os valores referentes a Tensão Limite de Escoamento e a Tensão Limite

de Resistência Mecânica obtidas graficamente, bem como da curva

característica em si obtida não se equivale ao esperado na literatura para o

caso de um aço com teor de carbono de 0,2% (AISI 1020).

Valores da faixa de duas a três vezes maior do que o esperado

caracterizou uma diferença significativa do que é encontrado na literatura para

este tipo de aço. As curvas de Força versus Deslocamento, Tensão versus

Deformação (de engenharia), Tensão versus Deformação (real) são

apresentadas à seguir:

Figura 31 – Curva Força versus Deslocamento para o suposto aço AISI

1020.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 5 10 15

Forç

a (N

)

Deslocamento (mm)

Curva Força vs Deslocamento

Aço 1020

51

Figura 32 – Curva Tensão versus Deformação (de engenharia) para o

suposto aço AISI 1020.

Figura 33 – Curva Tensão versus Deformação (real) para o suposto aço

AISI 1020.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Ten

são

(M

Pa)

Deformação (%)

Curva Tensão vs Deformação (Convencional)

Aço 1020

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Ten

são

(M

Pa)

Deformação (%)

Curva Tensão vs Deformação (Real)

Aço 1020

52

Figura 34 – Equação de Hollomon para o suposto aço AISI 1020.

A partir das curvas foi possível de se observar que o corpo de prova do

suposto aço 1020 obteve um limite de resistência à tração muito alto para

aquele encontrado na literatura, cerca de 876 MPa. Também foi possível notar

que não houve uma grande deformação plástica não uniforme, mas que em

certos termos apresentou um relativo encruamento.

5.1.2 Chapa de Aço Recozido

A geometria do corpo de prova para este material foi de sessão

retangular em formato de chapa (folha), apresentando uma espessura bastante

reduzida.

Para este corpo de prova o ensaio de tração ocorre normalmente sem

nenhuma eventualidade de escorregamento ou esmagamento. Com isso, foi

possível de se obter dados concretos do ensaio porém que de uma certa forma

não satisfizeram o comportamento mecânico esperado e desejado que

acontecesse para este tipo de material (fenômeno de deslizamento

descontínuo de discordâncias promovendo o serrilhado no gráfico da curva

tensão versus deformação).

Este corpo de prova sofreu um tratamento térmico de recozimento a 650

°C por 20 minutos.

As curvas estão representadas a seguir:

y = 3684,2x0,7907 R² = 0,9925

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Ten

são

(M

Pa)

Deformação (%)

Hollomon

Aço 1020

Potência (Aço 1020)

53

Figura 35 – Curva Força versus Deslocamento para a chapa de aço

recozido.

Figura 36 – Curva Tensão versus Deformação (de engenharia) para a

chapa de aço recozido.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 2 4 6 8 10

Forç

a (N

)

Deslocamento (mm)

Curva Força vs Deslocamento

Chapa deAçoRecozido

0

50

100

150

200

250

300

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07

Ten

são

- S

(M

Pa)

Deformação - e (%)

Curva Tensão vs Deformação (Convencional)

Chapa de AçoRecozido

54

Figura 37 – Curva Tensão versus Deformação (real) para a chapa de aço

recozido.

Figura 38 – Equação de Hollomon para a chapa de aço recozido.

0

100

200

300

400

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

Ten

são

- (

MP

a)

Deformação - (%)

Curva Tensão vs Deformação (Real)

Curva Real

y = 356,84x0,0837 R² = 0,9909

0

50

100

150

200

250

300

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

Ten

são

(M

Pa)

Deformação (%)

Hollomon

55

Mesmo que o fenômeno do escorregamento descontínuo de

discordâncias não tenha ocorrido para este corpo de prova, os valores de

tensão limite de escoamento e tensão limite de resistências condizem conforme

se pode encontrar na literatura.

O material apresentou uma região de deformação uniforme bastante

larga antes da transição para a região de deformação localizada, que por sinal

promoveu uma relativa deformação no pescoço sob um ângulo de 45°.

Durante a realização do ensaio ocorreu o aparecimento das bandas de

luders nas quais tornou a superfície do corpo de prova bastante rugosa e

completamente cheia de ranhuras a 45°.

Figura 39 – Corpo de prova durante e após a realização do ensaio de

tração. Presença da rugosidade e das bandas de luders a 45°.

5.1.3 Alumínio

Para a realização do ensaio de tração para este material foi utilizado

também geometria circular do corpo de prova, e, novamente ocorreu a mesma

eventualidade igual com o corpo de prova de aço 1020.

56

Figura 40 – Corpo de prova de alumínio deformado devido a

esmagamento realizado pelo dispositivo de fixação da máquina de ensaio.

Para a análise dos dados e das curvas foram utilizados outros dados

referentes a ensaios passados, assim como no caso anterior do aço 1020.

Ainda que também haja um certo nível de escorregamento presente nas

curvas.

A princípio não se sabe a classe e a família deste alumínio para que seja

possível realizar comparações de acordo com a literatura.

Figura 41 – Força versus Deslocamento para o Alumínio.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 2 4 6 8 10

Forç

a (N

)

Deslocamento (mm)

Curva Força vs Deslocamento

Alumínio

57

Figura 42 – Curva Tensão versus Deformação (de engenharia) para o

Alumínio.

Figura 43 – Curva Tensão versus Deformação (real) para o Alumínio.

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Ten

são

- S

(M

Pa)

Deformação - e (%)

Curva Tensão vs Deformação (Convencional)

Alumínio

0

100

200

300

400

500

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Ten

são

Re

al (

MP

a)

Deformação Real (%)

Curva Tensão vs Deformação (Real)

Alumínio

58

Figura 44 – Equação de Hollomon para o Alumínio.

Mesmo com a presença do escorregamento na curva, foi possível

verificar que para este ensaio o alumínio em questão sofreu uma certa

quantidade de deformação plástica uniforme ao mesmo tempo em que sofria

um relativo grau de encruamento.

5.1.4 PE (Polietileno)

Para a realização deste ensaio de tração foi utilizado uma geometria de

corpo de prova com sessão retangular. A princípio não era possível de

estabelecer se o polietileno era de alta ou baixa densidade linear ou de

qualquer outra categoria.

No ensaio não ocorreu o fenômeno de escorregamento ou

esmagamento do corpo de prova. Também não foi possível de se obter o valor

da tensão limite de ruptura, uma vez que, o ensaio foi parado quando se tinha

cerca de 60% de deformação, mesmo que esse material suporte altíssimas

taxas de deformação.

y = 834,3x0,5111 R² = 0,9631

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 0,05 0,1 0,15 0,2

Ten

são

Re

al (

MP

a)

Deformação Real (%)

Hollomon

59

Figura 45 – Corpo de prova de Polietileno (PE) após a realização do

ensaio de tração. Deformado até 60%.

Figura 46 – Curva Força versus Deslocamento para o PE (Polietileno).

Figura 47 – Curva Tensão versus Deformação para o PE (Polietileno).

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Forç

a (N

)

Deslocamento (mm)

Curva Força vs Deslocamento

PE

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Ten

são

- S

(M

Pa)

Deformação - e (%)

Curva Tensão vs Deformação

PE

60

As curvas obtidas através do ensaio de tração consistiram de curvas

típicas para este material. Apresentando uma elevada deformação que pode

alcançar por volta dos 200%.

Os valores de tensão limite de escoamento e tensão limite de resistência

à tração coincidiram com valores encontrados na literatura.

5.1.5 PMMA (Polimetilmetacrilato)

Novamente foi utilizado corpo de prova com geometria de sessão

retangular para a realização do ensaio. Durante o ensaio não houve problemas

com escorregamento e esmagamento de corpo de prova.

Os dados obtidos foram concretos e a curva foi característica para este

tipo de material, não apresentando deformações plásticas (se comparado aos

outros polímeros ensaiados) e apresentando um comportamento frágil.

Figura 48 – Corpo de prova de PMMA após a realização do ensaio de

tração. Presença de fratura frágil característica pela pouca deformação

localizada e ao ângulo de quase 90° entre as sessões transversais.

61

Logo após atingir a tensão limite de resistência à tração ocorreu a falha

do corpo de prova.

Figura 49 – Curva Força versus Deslocamento para o PMMA

Figura 50 – Curva Tensão versus Deformação para o PMMA

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1 2 3 4 5

Forç

a (N

)

Deslocamento (mm)

Curva Força vs Deslocamento

PMMA

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

Ten

são

- S

(M

Pa)

Deformação - e (%)

Curva Tensão vs Deformação

PMMA

62

5.1.6 PET (Politereftalato de etileno)

Assim como nos outros polímeros ensaiados, a geometria do corpo de

prova para o PET consistiu de sessão retangular e durante a realização do

ensaio não ocorreu nenhuma eventualidade de escorregamento ou

esmagamento do corpo de prova.

Os dados as curvas obtidas condizem com o que é encontrado na

literatura.

Não foi possível de chegar até a ruptura novamente devido à grande

capacidade de deformação do PET, mas foi possível de se observar a

nucleação e propagação de uma banda de deformação a 45° na região onde

aconteceu estricção.

Figura 51 – Corpo de prova de PET após a realização do ensaio de

tração. Presença de deformação localizada (estricção), originada a partir

de 45°.

63

Figura 52 – Curva Força versus Deslocamento para o PET

Figura 53 – Curva Tensão versus Deformação para o PET

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 5 10 15 20 25

Forç

a (N

)

Deslocamento (mm)

Curva Força vs Deslocamento

PET

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Ten

são

- S

(M

Pa)

Deformação - e (%)

Curva Tensão vs Deformação

PET

64

5.2 Caracterização via Microscopia (M.O e MEV)

5.2.1 Aço 1020

Após a realização do ensaio e com a fratura do corpo de prova, foi

realizado então imagens da superfície de fratura do material assim como

também foi realizada preparação metalográfica de uma amostra deste mesmo

corpo de prova. As imagens da microestrutura e da superfície de fratura estão

apresentadas à seguir:

Figura 54 – Imagens da microestrutura do suposto aço 1020. A) ampliação

de 200x; B) ampliação de 500x. (Ataque químico com Nital 2%).

Como se pode perceber a estrutura observada não condiz com uma

estrutura esperada para um aço com teor de carbono de 0,2% em seu estado

de entrega.

Figura 55 – Imagens da microestrutura do suposto aço 1020. Presença da

estrutura lamelar típica da perlita, em grande fração presente.

65

A presença de uma grande fração volumétrica do microconstituinte

perlita nas estruturas apresentadas acima, caracteriza de acordo com

diagramas de equilíbrio um aço com teor de carbono na faixa de 0,45% a

0,60%. Devido a estrutura apresentar-se relativamente refinada e com a

presença de uma estrutura ferrítica equiaxial de contorno de grão, pode se

dizer também que para este corpo de prova houve algum tipo de tratamento

térmico realizado, e, que provavelmente e de acordo com trabalhos

encontrados na literatura é pertinente dizer que foi realizada uma normalização

do mesmo.

Figura 56 – Fractografias da porção côncava da fratura do aço 1020.

66

Figura 57 – Fractografias da porção convexa da fratura do aço 1020.

A partir das fractografias é possível observar a ocorrência de bastante

deformação localizada que antecedeu a fratura do corpo de prova. A presença

de um mecanismo de fratura dúctil característico pelos alvéolos presentes.

5.2.2 Chapa de Aço Recozido

Após a fratura do corpo de prova durante a realização do ensaio de

tração, procedeu-se igualmente ao corpo de prova de aço 1020, onde foram-se

realizadas imagens da superfície de fratura e também preparação

metalográfica de uma amostra do corpo de prova para se observar a

microestrutura do material.

A princípio era desejada a obtenção das fractografias através de um

microscópio eletrônico de varredura por elétrons secundários, porém não foi

possível ter acesso ao equipamento desejado por motivos estruturais e

burocráticos, mas as imagens obtidas por elétrons retroespalhados ainda

satisfazem o esperado.

67

Figura 58 – Fractografias da Chapa de Aço Recozido.

É observado nas fractografias acima a presença de um mecanismo de

fratura dúctil com relativa deformação plástica durante o empescoçamento do

corpo de prova.

Figura 59 – Imagens da microestrutura da Chapa de Aço Recozido. A)

ampliação de 500x; b) ampliação de 1000x. (Ataque químico Nital 5%).

68

Pelas imagens via microscopia óptica da microestrutura acima é possível

observar a presença apenas de grãos ferríticos e suma totalidade, ou seja, o

provável teor de carbono deste corpo de prova é de uma faixa menor que a de

um aço 1020 (0,2% de carbono).

Pode-se observar também através das imagens o efeito do tratamento

térmico de recozimento, onde os grãos estão homogeneamente equiaxiais e

dentro de uma mesma escala de tamanho.

5.2.3 Alumínio

Via microscopia eletrônica de varredura foram feitas imagens da

superfície de fratura e da microestrutura do material conforme pode se

observar a seguir:

Figura 60 – Microestrutura do corpo de prova de Alumínio.

Conforme os valores de tensão limite de escoamento e tensão limite de

resistência à tração obtidos a partir das curvas, e, com as imagens da

microestrutura do alumínio acima é possível de se afirmar que não se trata de

uma liga de alumínio puro, mas sim de uma liga de alumínio. Com um limite de

resistência à tração da faixa dos 250 MPa o alumínio ensaiado muito

provavelmente pode ser uma liga Al-Cu.

69

Figura 61 – Fractografias da porção superior (Cone) do corpo de prova

fraturado de Alumínio.

70

Figura 62 – Fractografias da porção inferior (Taça) do corpo de prova

fraturado de Alumínio.

Observando-se as fractografias apresentadas acima do corpo de prova

de alumínio é possível de se verificar a ocorrência de fratura dúctil. Através das

imagens percebe-se a presença dos alvéolos característicos para esse tipo de

fratura. Macroscopicamente o corpo de prova após a fratura dividiu-se em

formato taça-cone com bastante deformação localizada.

5.2.4 PMMA

Apesar de ser um polímero o PMMA não apresenta grandes

deformações plásticas como na maioria dos materiais poliméricos

termoplásticos (PE, PP, etc).

Sua fratura geralmente se dá de forma frágil e abrupta, sem a ocorrência

de estricção ou eventuais mecanismos.

As superfícies de fratura analisadas para o corpo de prova de PMMA

após o ensaio de tração apresentaram tal fratura frágil característica pela

presença de clivagem da estrutura.

71

Figura 63 – Fractografias do corpo de prova de PMMA.

5.3 Propriedades Mecânicas medidas e Propriedades Intrínsecas

As propriedades mecânicas obtidas para cada material ensaiado

consistiram da força máxima, força de ruptura, tensão limite de escoamento,

tensão limite de resistência à tração, tensão limite de ruptura, módulo de

elasticidade, módulo de resiliência e módulo de tenacidade. Parâmetros

referentes a equação de Hollomon também foram estimados para os materiais

metálicos.

Com exceção dos módulos obtidos via equações matemáticas e da

equação de Hollomon, as forças e tensões de cada material foram obtidas

graficamente em cada curva característica obedecendo certos parâmetros.

A força máxima e a tensão limite de resistência à tração consistiram da

obtenção do ponto máximo da curva (maior valor) das curvas de força versus

deslocamento e tensão versus deformação (de engenharia), respectivamente.

A força de ruptura e a tensão limite de ruptura foram obtidas no final do

ensaio de tração no momento da ruptura de cada corpo de prova, consistindo

do último valor da curva força versus deslocamento e tensão versus

deformação, respectivamente.

A tensão limite de escoamento foi medida para todos os materiais

ensaiados seguindo a convenção de obtenção graficamente, ou seja, traçando-

se uma reta (a partir de 0,2% de deformação) paralela a região elástica da

curva tensão versus deformação (de engenharia) do material, o intercepto entre

a reta paralela e a curva será o valor referente ao limite de escoamento.

O módulo de elasticidade para todos os materiais foi calculado na região

elástica linear do gráfico tensão versus deformação (de engenharia)

obedecendo a lei de hooke. Independentemente das curvas que apresentaram

72

escorregamento ou esmagamento do corpo de prova, os módulos de

elasticidade foram calculados na porção linear das curvas.

Para a obtenção dos módulos de resiliência e de tenacidade foram

utilizadas equações matemáticas via aproximação das regiões

correspondentes a área abaixo da curva. No caso do módulo de resiliência a

equação 1 aproxima a área abaixo da região elástica linear da curva. Para o

módulo de tenacidade, a aproximação leva em consideração toda a área

abaixo da curva, conforme a equação 2.

E

SSU e

ee

e

R ;2

E

SU e

R

2

2

(Equação 1)

3322][;][

m

J

m

mN

m

m

m

NU

m

m

m

NU ReeR

Onde,

eS = Tensão limite de escoamento e

E = Módulo de elasticidade.

Módulo de tenacidade para materiais dúcteis:

f

Re

T

SSU

2 (Equação 2-a)

Módulo de tenacidade para materiais frágeis:

fR

T

SU

3

2 (Equação 2-b)

Onde,

eS = Tensão limite de escoamento,

RS = Tensão limite de resistência à tração,

f = Deformação final na fratura.

As propriedades mecânicas e intrínsecas obtidas para todos os materiais

estão apresentadas na tabela a seguir:

73

Propriedades Mecânicas e Intrínsecas

Materiais Metálicos

Amostra F Máx [N] F Rup [N] Se [MPa] Sm [MPa] Sr [MPa] E [GPa] Ur [MJ/m³] Ut [MJ/m³] H n

Aço 1020 27249,8 23275,6 547,07 874,16 746,67 2,95 50,72 245,8 3684,2 0,7907

Chapa de Aço

Recozido 2444,5 1702,9 229,02 265,73 185,15 91,9 285,3 12,4 356,84 0,0837

Alumínio 8652,25 5496,74 223,9 277,56 176,33 2,08 12,05 47,4 834,3 0,5111

Materiais Poliméricos

Amostra F Máx [N] F Rup [N] Se [MPa] Sm [MPa] Sr [MPa] E [GPa] Ur [MJ/m³] Ut [MJ/m³]

- PE 489,23 Não Houve 6,12 12,09 11,94 0,161 0,12 562,2

PMMA 2465,82 2465,82 51,66 58,79 58,79 1,6 0,83 2,19

PET 2409,17 Não Houve 43,61 59,58 26,46 1,3 0,73 11,8

Tabela 12 – Principais propriedades mecânicas e intrínsecas dos

materiais ensaiados.

74

6. Conclusões/Considerações finais

A princípio a realização dos ensaios de tração para todos os corpos de

prova iriam ser ensaiados monitorando-se a deformação verdadeira de cada

corpo de prova via extensometria, mas por eventualidades de manuseio e

obtenção dos dados do mesmo não foi possível realizar os ensaios com tal

dispositivo.

Partindo desta característica, as curvas para os materiais metálicos

(estes que de fato são mais resistentes e mais rígidos do que os materiais

poliméricos) sofreriam certa discrepância em termos de alguns valores obtidos

devido ao conjunto (máquina + corpo de prova) apresentar cedência/folgas por

parte estrutural. Tal fato impacta diretamente em propriedades como módulo de

elasticidade, podendo ser até fora do comum os valores obtidos.

Durante a realização dos ensaios para os corpos de prova com sessão

circular (alumínio e aço 1020), foi observado a presença de escorregamento e

até mesmo esmagamento dos corpos de prova. Tal eventualidade prejudicou

também a obtenção de dados precisos e dos mesmos, as propriedades e

características desejadas.

Em relação ao que se esperava para o ensaio do corpo de prova de aço

1020, os valores de tensão limite de escoamento e de resistência à tração, bem

como as microestruturas obtidas por microscopia, apresentaram-se totalmente

distintas ao que se tem na literatura e em trabalhos publicados. Por meio de

buscas na literatura e partindo dos resultados obtidos para tal amostra, foi

possível estabelecer uma aproximação para este aço devido aos seus valores

de tensão limite de resistência à tração e as imagens obtidas por microscopia,

sendo então muito provável que o aço possua um teor de carbono de 0,6%

(grande fração de perlita presente na microestrutura) e que tenha sofrido

tratamento térmico de normalização (característico pela microestrutura

apresentada). O mecanismo de falha deste corpo de prova ainda que tenha

apresentado valores altos de resistência à tração e de limite de escoamento,

deu-se por fratura dúctil com a presença de alvéolos (simples) característicos

em toda a superfície de fratura.

A chapa de aço carbono recozido apresentou-se de certa forma bem

conforme o necessário para a realização do ensaio, embora que esperava-se a

presença de fenômenos de escorregamento descontínuo de discordâncias, na

qual seria possível observar graficamente através do serrilhado na curva

tensão versus deformação (de engenharia). Com relação aos valores de tensão

limite de escoamento e de resistência à tração, a chapa de aço recozido pode-

se enquadrar na categoria de aços de baixo carbono, chegando até ser menos

que um próprio 1020, devido a praticamente inexistência de estrutura perlítica

em sua microestrutura, sendo observado apenas grãos ferríticos equiaxiais de

tamanhos homogeneamente regulares típicos da ocorrência do recozimento.

75

O ensaio de tração para o corpo de prova de alumínio apresentou

distorções também devido ao escorregamento, mas ainda foi possível de se

analisar as suas propriedades partindo de certos ajustes e tratamento dos

dados. Os valores das propriedades mecânicas obtidas denotam muito

provavelmente que o alumínio a princípio ensaiado seja na verdade uma liga

Al-Cu, tal fato devido a valores intermediários de tensão limite de resistência à

tração e da microestrutura apresentada pelo material. Sua fratura se deu de

forma bastante dúctil com a característica taça-cone bastante visível e sua

superfície de fratura caracterizada pela presença dos dimples bem notórios via

microscopia eletrônica de varredura.

Para o ensaio do corpo de prova de polietileno (PE) não foi possível

chegar até a sua capacidade total de deformação plástica, mas ainda que até

cerca de 60%. Não houve a ocorrência de nenhum fenômeno durante a

realização do ensaio. Além disso, os valores obtidos através das curvas

condizem com o que se tem na literatura.

O corpo de prova de PMMA apresentou-se de maneira ao que se

esperava de acordo com a literatura, falhando de forma frágil e rápida sem

muitas ou quase nenhuma deformação plástica localizada. A superfície de

fratura foi bem característica para este tipo de comportamento de falha, sendo

em sua totalidade por clivagem. Os dados de tensão limite de escoamento e de

resistência à tração também satisfazem o esperado para este tipo de polímero.

Também não foi possível a visualização concreta do mecanismo de

deformação crazying, porém uma singela evidência bastante difícil de se

visualizar sem ter a real certeza do acontecimento durante o ensaio.

O último polímero ensaiado, o PET, apresentou um comportamento

bastante dúctil e assim como o PE não foi possível de deformá-lo até a sua

total capacidade. O início e presença de sua deformação plástica localizada se

deu a 45° bem visível e prosseguiu até o momento de fim do ensaio. Os

valores das tensões limite de escoamento e de resistência à tração foram

relativamente bem próximas ao que se é encontrado na literatura.

Por fim, os ensaios de tração desta atividade prática experimental,

embora tenha apresentado eventuais falhas e fenômenos indesejados,

apresentou de forma bastante clara o real comportamento mecânico de tais

materiais trabalhados.

A obtenção das propriedades mecânicas, intrínsecas e

micro/macroscópicas dos corpos de prova também concretizou um melhor

embasamento a respeito de toda teoria vista em sala de aula.

76

7. Referências Bibliográficas

CALLISTER JR., W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução,

8ª edição, LTC Editora, Rio de Janeiro, 2012.

CANEVAROLO Jr., S. V. Ciência dos Polímeros. São Paulo: Artliber, 2002.

CHIAVERINI, Vicente. Aços e Ferros Fundidos. 4ª edição. São Paulo: Editora

ABM, 1979.

DIETER, G. E. – Metalurgia Mecânica, 2ª edição, Guanabara Koogan, Rio de

Janeiro - 1981.

MANNHEIMER, Walter A. Microscopia dos materiais: uma introdução. Rio

de Janeiro: E-Papers, c2002.ISBN 8587922548.

PADILHA, A. F. Materiais de engenharia, microestrutura e propriedades.

São Paulo: Hemus, 349 pág., 1997.

VAN VLACK, L.H., Princípio de Ciência dos Materiais, 1ª edição. Edgard

Blucher, 1970.

77

8. Anexos

78

79

80

81

82