Atps De Materias De Construção Mecanica 5° Semestre Anhanguera

1 - MATERIAIS

Define-se material como sendo aquilo que empregamos na confecção de bens materiais tais como: habitações, veículos, máquinas e equipamentos, utensílios, etc.

1-1. CLASSIFICAÇÕES

Os materiais são classificados tecnicamente em três classes principais independentes e uma composta (ver Figura 1-1), denominadas, respectivamente: polímeros, cerâmicas, metais e compósitos.

Os materiais metálicos compõem o tema central da metalurgia. Figura 1

Dentro dessa ótica, J.W. Bullard (http://www.mse.uiuc.edu/info/mse182/t41.html), da

Universidade de Illinois, EUA, apresenta as principais subclasses dessa classificação:

CLASSE SUBCLASSE

METAIS A. Ferro e aço;

B. Ligas não-ferrosas e superligas (aplicações aeroespaciais)

C. Compostos intermetálicos (materiais estruturais de alta temperatura)

CERÂMICAS A. Cerâmicas estruturais (materiais estruturais de alta temperatura)

B. Refratários (materiais resistentes à corrosão, isolantes térmicos)

C. Cerâmica branca (porcelanas)

D. Vidros

E. Cerâmicas para aplicações elétricas (capacitores, isolantes, transdutores, etc.)

F. Cerâmicas ligadas quimicamente (cimento e concreto

POLÍMEROS A. Plásticos

B. Cristais líquidos

C. Adesivos

COMPÓSITOS A. Compósitos particulados (pequenas partículas dispersas em um material diferente)

B. Compósitos laminados (tacos de golfe, raquetes de tênis)

C. Compósitos reinforçados com fibras (fibra de vidro, fibra de carbono)

Tabela 1-I: Principais subclasses de materiais (adaptado)

A maioria das classificações dos materiais nasceu num tempo em que as propriedades mecânicas estavam em primeiro plano. Assim, a primeira associação de materiais é feita tendo-se em vista normalmente uma determinada propriedade mecânica ou estrutural: dureza, resistência, fragilidade, etc. Outras classificações podem ser feitas como, por exemplo, com base na Química (Tabela 1-II).

LIGAÇÃO MENOR PARTÍCULA ESTRUTURA

METAIS Metálica

SEMICONDUTORES covalente, (iônica) átomo cristalina (raram. amorfa)

CERÂMICOS covalente, iônica

molécula

cristalina

VIDROS covalente, iônica

molécula

amorfa

POLÍMEROS covalente, lig. Secundárias cadeia de moléculas amorfa (raram. cristalina)

Tabela 1-II: Classificação química dos materiais

Uma classificação moderna e muito interessante dos materiais é aquela onde eles são divididos em apenas dois grandes grupos:

• ƒ materiais estruturais: que são todos os materiais para os quais as propriedades mecânicas têm um papel fundamental;

• ƒ materiais funcionais: que servem para cumprir um grupo de funções como, por exemplo, materiais ‘semicondutores’, materiais magnéticos, materiais condutores de eletricidade, luz, etc.

Lembre-se, contudo, que a natureza é refratária às classificações e que uma classificação totalmente isenta de exceções é virtualmente inexistente.

1-2. PROPRIEDADES

Os materiais são usados por causa de suas boas propriedades. Usamos vidro nas vidraças porque é transparente à luz visível, aço nos automóveis por causa da sua boa resistência mecânica, cobre nos condutores elétricos por causa da sua boa condutividade elétrica.

Naturalmente o valor de uma propriedade varia mesmo entre os materiais de uma mesma classe, contudo, é possível observar-se certo grau de correlação entre as classes de materiais e as propriedades. A magnitude de algumas propriedades (mecânicas) interessantes, para as quatro diferentes classes de materiais, pode ser vista na Tabela 1-III.

PROPRIEDADE UNIDADE METAIS CERÂMICAS POLÍMEROS COMPÓSITOS*

Densidade Mg**/m3 2-10 1-5 1-2 1,5-2,0

Mód. de Young GPa 50-200 10-1000 0,01-10 10-200

Res. à tração MPa 50-2000 1-800 5-100 100-1000

* com matriz polimérica

** Mg = megagrama ou tonelada (métrica)

Tabela 1-III: Faixas de algumas propriedades, por classe de material

Fonte: Ashby e Jones, Eng. Mat.2, p.376

Duas propriedades mecânicas citadas acima estão relacionadas com o nível de tensão (que possui as unidades da pressão): o módulo de Young e a resistência mecânica à tração. Elas exemplificam a grande relevância que a tensão tem no estudo dos materiais.

1-3. MATERIAIS METÁLICOS: CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES

Bullard (http://www.mse.uiuc.edu/info/mse182/t41.html) sintetizou as principais características, aplicações e exemplos dos materiais da classe dos metais (adaptado):

Características básicas:

• ƒ átomos organizados numa estrutura repetitiva regular (cristal);

• ƒ relativamente resistente (propriedade mecânica);

• ƒ denso;

• ƒ