Como a resistência à tração versus a resistência ao escoamento dos metais afeta seu uso

É importante analisar as diferentes propriedades mecânicas de qualquer metal antes de considerar sua aplicação em um projeto. A esse respeito, a resistência à tração e o limite de escoamento são duas das propriedades mais importantes a serem consideradas, pois oferecem uma visão profunda da capacidade de um material de suportar tensões com e sem entrar em deformação permanente.

Abaixo, descrevemos brevemente resistência à tração versus resistência ao escoamento e como esses valores podem afetar a integridade estrutural e a fabricação de diferentes metais.

Resistência à tração vs. Força de rendimento

Vamos mergulhar um pouco mais fundo nas diferenças entre resistência à tração e resistência ao escoamento e os efeitos que elas têm nos metais.

Resistência à tração

A tensão de tração máxima que um material pode suportar antes da ruptura é conhecida como sua resistência à tração. Além desse limite, o material desenvolve estriamento e se desfaz.

Ao falar sobre resistência à tração, a ductilidade de um material também pode ser de interesse. Um material dúctil pode deformar mais do que um material frágil antes de fraturar.

Força de Cedência

O limite de escoamento representa a tensão máxima que um material pode suportar sem passar por qualquer deformação plástica. Isso é representado como o ponto de escoamento no gráfico tensão-deformação, conforme mostrado abaixo.

Como você pode ver no gráfico, para pequenas deformações, a deformação é elástica. Continua até que a força atinja o limite proporcional (ponto A) e inverte se a carga for removida antes desse ponto.

Do ponto A ao B, uma pequena tensão gera uma grande deformação – o primeiro desvio da curva da linearidade. Se a tensão for mais severa, a forma é parcialmente recuperada.

Após o limite superior de escoamento (B), o material perde sua elasticidade e entra na zona de plasticidade. O nível de tensão que causa deformação plástica apreciável é chamado de tensão de escoamento. O aumento adicional da força de deformação leva, em última análise, à falha do material.

A natureza da deformação permanente depende do tipo de material.

Para alguns materiais dúcteis, como cobre e alumínio, é impossível reconhecer um ponto de escoamento exato, pois o metal pode esticar acima de um valor de alta tensão. Nesses casos, desenhar uma linha paralela à porção linear inicial da curva tensão-deformação, mas deslocada em 0,2%, nos dá o valor máximo de tensão, também conhecido como prova de tensão.

A tabela abaixo compara a resistência à tração versus a resistência ao escoamento, que é aplicável para qualquer metal em geral.

Resistência à tração	Força de rendimento
Medido no ponto de fratura Apenas carregamento uniaxial é usado para cálculo A resistência à tração final é o pico da deformação plástica É um valor mais alto que a resistência ao escoamento Pode ser calculado com 100% de precisão	Medido no ponto de deformação Os estados de tensão multiaxial são estimados O ponto de escoamento é o pico da deformação elástica É um valor menor que a resistência à tração A prova de tensão é necessária no caso de materiais dúcteis

A importância da resistência à tração e resistência ao escoamento em metais

Analisar a resistência à tração versus a resistência ao escoamento de um metal torna-se essencial nos seguintes cenários.

Reconhecendo a integridade estrutural

A resistência à tração e a resistência ao escoamento de um metal decidem suas áreas de aplicação. No caso de projetos maiores, como nas indústrias aeroespacial ou de construção, esses fatores são uma questão de vida ou morte. Os projetistas garantem que a tensão máxima nunca atinja a resistência ao escoamento do metal usado. Por outro lado, a resistência à tração final nos diz a força máxima que a estrutura metálica pode suportar antes de entrar em colapso.

Fabricação de Metal

Os metais são verificados quanto à resistência e ductilidade ao longo de diferentes fases do ciclo de vida do produto. O limite superior de carga (resistência ao escoamento) descreve o comportamento de um metal durante vários processos de fabricação, incluindo prensagem, laminação e forjamento. A resistência à tração final define o limite máximo de carga para o produto além do qual ele pode perder qualquer propriedade importante devido a mudanças permanentes na estrutura cristalina do metal.

Teste para superligas

É fácil usar o limite de escoamento como um dos parâmetros para testar uma superliga. Ao contrário de uma liga metálica geral, uma superliga apresenta alta resistência ao escoamento em altas temperaturas. Assim, eles são preferidos para aplicações de alta resistência.

Resistência à tração vs. resistência ao escoamento de diferentes metais

Vamos comparar a resistência à tração e a resistência ao escoamento de alguns metais comumente usados.

Metal	Resistência à tração (MPa)	Força de rendimento (MPa)
Alumínio 6061 T6	310	276
Alumínio 5052 H32	227	193
Latão	250	95
Cobre	220	70
Aço estrutural (ASTM-A36)	400	250
Liga de titânio	900	730
A106 tubo de aço carbono grau C	485	275
Invar	400	230
Tungstênio	980	750
Vanádio	800	776

Metais com alta resistência à tração e resistência ao escoamento apresentam desafios de usinagem. Por exemplo, o tungstênio tem a maior resistência à tração de qualquer outro metal. No entanto, torna-se muito quebradiço à temperatura ambiente e está sujeito a lascas indesejadas. Métodos especiais de tratamento térmico devem ser usados ​​para produzir um ambiente de usinagem propício. Ter um provedor de serviços de metal experiente ao seu lado pode ajudá-lo a superar todos esses aborrecimentos com facilidade.

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