Lista de 14 Propriedades Mecânicas Diferentes dos Materiais

O que são Propriedades dos Materiais?

A propriedade de um material é uma propriedade intensiva de algum material, ou seja, uma propriedade física que não depende da quantidade do material. Essas propriedades quantitativas podem ser usadas como uma métrica pela qual os benefícios de um material versus outro podem ser comparados, auxiliando assim na seleção de materiais.

Uma propriedade pode ser uma constante ou talvez uma função de uma ou mais variáveis ​​independentes, como a temperatura. As propriedades dos materiais geralmente variam em algum grau de acordo com a direção do material em que são medidos, uma condição conhecida como anisotropia.

As propriedades dos materiais que se relacionam com diferentes fenômenos físicos geralmente se comportam linearmente (ou aproximadamente) em uma determinada faixa de operação. Modelá-los como funções lineares pode simplificar significativamente as equações constitutivas diferenciais que são usadas para descrever a propriedade.

Equações que descrevem propriedades relevantes do material são frequentemente usadas para prever os atributos de um sistema.

As propriedades são medidas por métodos de teste padronizados. Muitos desses métodos foram documentados por suas respectivas comunidades de usuários e publicados na Internet; veja ASTM Internacional.

Lista de propriedades mecânicas de materiais

Uma descrição de algumas propriedades mecânicas e físicas comuns fornecerá informações que os projetistas de produtos podem considerar na seleção de materiais para uma determinada aplicação.

• Condutividade
• Resistência à corrosão
• Densidade
• Ductilidade/Maleabilidade
• Elasticidade/rigidez
• Resistência à fratura
• Dureza
• Plasticidade
• Força, fadiga
• Resistência, cisalhamento
• Resistência, tração
• Força, Rendimento
• Resistência
• Resistência ao desgaste

Expandindo essas definições:

1. Condutividade

A condutividade térmica é uma medida da quantidade de calor que flui através de um material. É medido como um grau por unidade de tempo, por unidade de área de seção transversal, por unidade de comprimento. Materiais com baixa condutividade térmica podem ser usados ​​como isolantes, aqueles com alta condutividade térmica podem ser dissipadores de calor.

Metais que apresentam alta condutividade térmica seriam candidatos para uso em aplicações como trocadores de calor ou refrigeração. Materiais de baixa condutividade térmica podem ser usados ​​em aplicações de alta temperatura, mas frequentemente componentes de alta temperatura requerem alta condutividade térmica, por isso é importante entender o ambiente.

A condutividade elétrica é semelhante, medindo a quantidade de eletricidade que é transferida através de um material de seção transversal e comprimento conhecidos.

2. Resistência à corrosão

A resistência à corrosão descreve a capacidade de um material de evitar ataques químicos ou eletroquímicos naturais pela atmosfera, umidade ou outros agentes. A corrosão assume muitas formas, incluindo pitting, reação galvânica, corrosão sob tensão, separação, intergranular e outras (muitas das quais serão discutidas em outras edições do boletim informativo).

A resistência à corrosão pode ser expressa como a profundidade máxima em mils na qual a corrosão penetraria em um ano; é baseado em uma extrapolação linear da penetração que ocorre durante a vida útil de um determinado teste ou serviço.

Alguns materiais são intrinsecamente resistentes à corrosão, enquanto outros se beneficiam da adição de chapeamento ou revestimentos. Muitos metais que pertencem a famílias resistentes à corrosão não estão totalmente a salvo dela, e ainda estão sujeitos às condições ambientais específicas onde operam.

3. Densidade

A densidade, muitas vezes expressa em libras por polegada cúbica, ou gramas por centímetro cúbico, etc., descreve a massa da liga por unidade de volume. A densidade da liga determinará quanto pesará um componente de um determinado tamanho.

Este fator é importante em aplicações como aeroespacial ou automotiva, onde o peso é importante. Engenheiros que procuram componentes de menor peso podem procurar ligas menos densas, mas devem considerar a relação resistência/peso.

Um material de densidade mais alta como o aço pode ser escolhido, por exemplo, se fornecer maior resistência do que um material de densidade mais baixa. Essa peça poderia ser mais fina para que menos material pudesse ajudar a compensar a densidade mais alta.

4. Ductilidade/Maleabilidade

A ductilidade é a capacidade de um material de se deformar plasticamente (ou seja, esticar) sem fraturar e reter a nova forma quando a carga é removida. Pense nisso como a capacidade de esticar um determinado metal em um fio.

A ductilidade é frequentemente medida usando um teste de tração como uma porcentagem de alongamento, ou a redução na área da seção transversal da amostra antes da falha. Um teste de tração também pode ser usado para determinar o Módulo de Young ou módulo de elasticidade, uma importante relação tensão/deformação usada em muitos cálculos de projeto.

A tendência de um material de resistir a rachaduras ou quebras sob tensão torna os materiais dúcteis apropriados para outros processos metalúrgicos, incluindo laminação ou trefilação. Certos outros processos, como o trabalho a frio, tendem a tornar o metal menos dúctil.

A maleabilidade, uma propriedade física, descreve a capacidade de um metal ser formado sem quebrar. A pressão, ou tensão de compressão, é usada para pressionar ou enrolar o material em folhas mais finas. Um material com alta maleabilidade será capaz de suportar pressões mais altas sem quebrar.

5. Elasticidade, Rigidez

A elasticidade descreve a tendência de um material de retornar ao seu tamanho e forma originais quando uma força de distorção é removida. Ao contrário dos materiais que exibem plasticidade (onde a mudança de forma não é reversível), um material elástico retornará à sua configuração anterior quando a tensão for removida.

A rigidez de um metal é frequentemente medida pelo Módulo de Young, que compara a relação entre a tensão (a força aplicada) e a deformação (a deformação resultante). Quanto maior o módulo – o que significa que maior tensão resulta em deformação proporcionalmente menor, quanto mais rígido o material.

O vidro seria um exemplo de material rígido/alto módulo, onde a borracha seria um material que apresenta baixa rigidez/baixo módulo. Esta é uma consideração de projeto importante para aplicações onde a rigidez é necessária sob carga.

6. Resistência à fratura

A resistência ao impacto é uma medida da capacidade de um material de resistir a um choque. O efeito do impacto em uma colisão que ocorre em um curto período de tempo é tipicamente maior do que o efeito de uma força mais fraca aplicada em um período mais longo.

Portanto, uma consideração de resistência ao impacto deve ser incluída quando a aplicação inclui um risco elevado de impacto. Certos metais podem ter um desempenho aceitável sob carga estática, mas falham sob cargas dinâmicas ou quando sujeitos a uma colisão. No laboratório, o impacto é frequentemente medido através de um teste Charpy comum, onde um pêndulo pesado atinge uma amostra oposta ao entalhe em V usinado.

7. Dureza

A dureza é definida como a capacidade de um material de resistir à indentação permanente (que é a deformação plástica). Normalmente, quanto mais duro o material, melhor ele resiste ao desgaste ou à deformação. O termo dureza, portanto, também se refere à rigidez superficial local de um material ou sua resistência a arranhões, abrasão ou corte.

A dureza é medida empregando métodos como Brinell, Rockwell e Vickers, que medem a profundidade e a área de depressão por um material mais duro, incluindo uma esfera de aço, diamante ou outro penetrador.

8. Plasticidade

A plasticidade, o inverso da elasticidade, descreve a tendência de um determinado material sólido de manter sua nova forma quando submetido a forças de conformação. É a qualidade que permite que os materiais sejam dobrados ou trabalhados em uma nova forma permanente. Os materiais transitam do comportamento elástico para o plástico no ponto de escoamento.

9. Força – Fadiga

A fadiga pode levar à fratura sob tensões repetidas ou flutuantes (por exemplo, carregamento ou descarregamento) que têm um valor máximo menor que a resistência à tração do material. Tensões mais altas acelerarão o tempo até a falha e vice-versa, portanto, há uma relação entre a tensão e os ciclos até a falha.

O limite de fadiga, então, refere-se à tensão máxima que o metal pode suportar (a variável) em um determinado número de ciclos.

Por outro lado, a medida de vida em fadiga mantém a carga fixa e mede quantos ciclos de carga o material pode suportar antes da falha. A resistência à fadiga é uma consideração importante ao projetar componentes sujeitos a condições de carga repetitivas.

10. Força - Cisalhamento

A resistência ao cisalhamento é uma consideração em aplicações como parafusos ou vigas onde a direção, bem como a magnitude da tensão, é importante. O cisalhamento ocorre quando forças direcionais fazem com que a estrutura interna do metal deslize contra si mesma, no nível granular.

11. Força – Tração

Uma das medidas de propriedade de metal mais comuns é a resistência à tração, ou máxima. A resistência à tração refere-se à quantidade de carga que uma seção de metal pode suportar antes de quebrar. Em testes de laboratório, o metal se alongará, mas retornará à sua forma original através da área de deformação elástica.

Quando atinge o ponto de deformação permanente ou plástica (medido como Yield), mantém a forma alongada mesmo quando a carga é removida. No ponto de tração, a carga faz com que o metal finalmente se rompa.

Essa medida ajuda a diferenciar entre materiais que são frágeis daqueles que são mais dúcteis. A resistência à tração ou à tração final é medida em Newtons por milímetro quadrado (Mega Pascal ou MPa) ou libras por polegada quadrada.

12. Força – Rendimento

Semelhante em conceito e medida à resistência à tração, a resistência à tração descreve o ponto após o qual o material sob carga não retornará mais à sua posição ou forma original. A deformação passa de elástica para plástica.

Os cálculos de projeto incluem o Yield Point para entender os limites de integridade dimensional sob carga. Como a resistência à tração, a resistência à tração é medida em Newtons por milímetro quadrado (Mega Pascal ou MPa) ou libras por polegada quadrada.

13. Resistência

Medido usando o teste de impacto Charpy semelhante ao Impact Resistance, a tenacidade representa a capacidade de um material de absorver o impacto sem fraturar a uma determinada temperatura. Como a resistência ao impacto geralmente é menor em baixas temperaturas, os materiais podem se tornar mais frágeis.

Os valores Charpy são comumente prescritos em ligas ferrosas onde as possibilidades de baixas temperaturas existem na aplicação (por exemplo, plataformas de petróleo offshore, oleodutos, etc.)

14. Resistência ao desgaste

A resistência ao desgaste é uma medida da capacidade de um material de resistir ao efeito de dois materiais esfregando um contra o outro. Isso pode assumir muitas formas, incluindo adesão, abrasão, arranhões, goivagem, escoriações e outros.

Quando os materiais são de dureza diferente, o metal mais macio pode começar a mostrar os efeitos primeiro, e o gerenciamento disso pode fazer parte do projeto. Mesmo o rolamento pode causar abrasão devido à presença de materiais estranhos. A resistência ao desgaste pode ser medida como a quantidade de perda de massa para um determinado número de ciclos de abrasão em uma determinada carga.

Outras propriedades mecânicas

• Fragilidade: Capacidade de um material quebrar ou quebrar sem deformação significativa quando sob estresse; oposto de plasticidade, exemplos:vidro, concreto, ferro fundido, cerâmica etc.
• Módulo em massa: Razão de pressão para compressão volumétrica (GPa) ou razão do aumento de pressão infinitesimal para a diminuição relativa resultante do volume
• Coeficiente de restituição: A razão entre a velocidade relativa final e inicial entre dois objetos depois de colidirem. Faixa:0-1, 1 para colisão perfeitamente elástica.
• Resistência à compressão: Tensão máxima que um material pode suportar antes da falha de compressão (MPa)
• Deslizamento: A deformação lenta e gradual de um objeto em relação ao tempo. Se o s em um material excede o limite de escoamento, a deformação causada no material pela aplicação da carga não desaparece totalmente com a remoção da carga. A deformação plástica causada ao material é conhecida como fluência. Em altas temperaturas, a tensão devido à fluência é bastante apreciável.
• Durabilidade: Capacidade de suportar desgaste, pressão ou danos; resistente
• Limite de fadiga: Tensão máxima que um material pode suportar sob carregamento repetido (MPa)
• Flexibilidade: Capacidade de um objeto de dobrar ou deformar em resposta a uma força aplicada; flexibilidade; complementar à rigidez
• Módulo de flexão
• Resistência à flexão: Tensão de flexão máxima que um material pode suportar antes da falha (MPa)
• Coeficiente de atrito: A quantidade de força normal à superfície que se converte em força resistindo ao movimento relativo das superfícies de contato entre o par de materiais
• Difusividade de massa: Capacidade de uma substância se difundir através de outra
• Proporção de Poisson: Relação de deformação lateral para deformação axial (sem unidades)
• Resiliência: Capacidade de um material absorver energia quando deformado elasticamente (MPa); combinação de força e elasticidade
• Deslize: Uma tendência das partículas de um material sofrerem deformação plástica devido a um movimento de discordância dentro do material. Comum em cristais.
• Módulo específico: Módulo por unidade de volume (MPa/m^3)
• Força específica: Força por densidade unitária (Nm/kg)
• Peso específico: Peso por unidade de volume (N/m^3)
• Rigidez: Capacidade de um objeto de resistir à deformação em resposta a uma força aplicada; rigidez; complementar à flexibilidade
• Rugosidade da superfície: Os desvios na direção do vetor normal de uma superfície real de sua forma ideal
• Resistência à tração: A tensão de tração máxima de um material pode suportar antes da falha (MPa)
• Viscosidade: A resistência de um fluido à deformação gradual por tensão de tração ou cisalhamento; espessura
• Módulo de Young: Relação de tensão linear para deformação linear (MPa)

Propriedades acústicas

• Absorção acústica
• Velocidade do som
• Reflexão sonora
• Transferência de som
• Elasticidade de terceira ordem (efeito acustoelástico)

Propriedades atômicas

• Massa atômica: Aplica-se a todos os elementos. A massa média dos átomos de um elemento medida em unidade de massa atômica.
• Número atômico: Aplica-se apenas a elementos puros
• Peso atômico: Aplica-se a isótopos individuais ou misturas específicas de isótopos de um determinado elemento

Propriedades químicas

• Resistência à corrosão
• Higroscopia
• pH
• Reatividade
• Área de superfície interna específica
• Energia de superfície
• Tensão superficial

Propriedades elétricas

• Capacitância
• Constante dielétrica
• Resistência dielétrica
• Resistividade e condutividade elétrica
• Suscetibilidade elétrica
• Coeficiente eletrocalórico
• Eletrostrição
• Polarizabilidade magnetoelétrica
• Coeficiente de Nernst (efeito termoelétrico)
• Permissividade
• Contantes piezoelétricas
• Piroeletricidade
• Coeficiente de Seebeck

Propriedades magnéticas

• Temperatura Curie
• Diamagnetismo
• Coeficiente Hall
• Histerese
• Magnetostrição
• Coeficiente magnetocalórico
• Energia magnetotérmica (coeficiente de efeito magneto-Seebeck)
• Magnetorresistência
• Permeabilidade
• Piezomagnetismo
• Coeficiente piromagnético
• Efeito Spin Hall

Propriedades de fabricação

• Castability:a facilidade com que uma fundição de qualidade pode ser obtida a partir do material
• Classificação de usinabilidade
• Velocidades de usinagem e avanços

Propriedades ópticas

• Absorvância:com que intensidade um produto químico atenua a luz
• Birrefringência
• Cor
• Efeito eletro-óptico
• Luminosidade
• Atividade óptica
• Fotoelasticidade
• Fotosensibilidade
• Refletividade
• Índice de refração
• Dispersão
• Transmissão

Propriedades radiológicas

• Seção transversal de nêutrons
• Atividade específica
• Meia-vida

Propriedades térmicas

• Diagrama de fase binário
• Ponto de ebulição
• Coeficiente de expansão térmica
• Temperatura crítica
• Ponto Curie
• Temperatura de transição de dúctil para frágil
• Emissividade
• Ponto eutético
• Inflamabilidade
• Ponto de flash
• Temperatura de transição vítrea
• Calor de vaporização
• Temperatura de inversão
• Ponto de fusão
• Condutividade térmica
• Difusividade térmica
• Expansão térmica
• Ponto triplo
• Pressão de vapor
• Capacidade térmica específica

Perguntas frequentes

Quais são as 7 propriedades dos materiais?

Propriedades físicas dos materiais:

• Densidade.
• Ponto de fusão.
• Condutividade térmica.
• Condutividade elétrica (resistividade)
• Expansão térmica.
• Resistência à corrosão.

Quais são as propriedades dos materiais explicadas com exemplos?

Propriedades físicas referem-se a propriedades que podem ser observadas ou medidas sem alterar a composição do material. Exemplos incluem cor, dureza e cheiro e pontos de congelamento, fusão e ebulição. As propriedades químicas são descobertas observando as reações químicas.

Quais são as três propriedades dos materiais?

As quatro propriedades do material são massa, tenacidade, dureza e maleabilidade. Os materiais ocorrem na natureza de acordo com sua compacidade. O material é categorizado em três estados comuns em que estão presentes, são sólidos, líquidos e gasosos.

Quais são as 10 propriedades dos materiais?

Uma descrição de algumas propriedades mecânicas e físicas comuns fornecerá informações que os projetistas de produtos podem considerar na seleção de materiais para uma determinada aplicação.

• Condutividade.
• Resistência à corrosão.
• Densidade.
• Ductilidade/Maleabilidade.
• Elasticidade/rigidez.
• Resistência à fratura.
• Dureza.
• Plasticidade.

Quais são os 4 tipos de materiais?

Os materiais são geralmente divididos em quatro grupos principais:metais, polímeros, cerâmicas e compósitos.

Qual ​​propriedade é comum entre todos os materiais?

Propriedades mecânicas comuns que são consideradas em uma ampla gama de materiais são rigidez, tenacidade, resistência, ductilidade, dureza e resistência ao impacto. As propriedades mecânicas dos materiais não são constantes; eles mudam continuamente quando expostos a várias condições, como calor ou taxa de carregamento.

Quais são as duas principais propriedades dos materiais?

As propriedades importantes do material são:

• Propriedades físicas:inclui brilho, cor, tamanho e forma, densidade, condutividade elástica e térmica e ponto de fusão.
• Propriedades químicas:inclui composição química, estrutura, etc.
• Propriedades mecânicas.

O que é uma propriedade em termos de materiais?

Na ciência, uma propriedade é qualquer coisa que descreva um material ou substância. É uma característica desse material. Por exemplo, quão duro é o material, sua cor ou sua forma. A elasticidade é uma propriedade da borracha; em outras palavras:a borracha é elástica.

Quais são os materiais classificá-lo escrever quaisquer duas propriedades dos materiais?

O material é a matéria, um objeto é feito. É um termo relativamente amplo a ser definido. Eles são classificados com base em suas propriedades. Eles têm propriedades como dureza, resistência, rigidez, condutividade térmica, capacidade de calor, permeabilidade e magnetismo, etc.

Quais são as cinco propriedades dos materiais metálicos?

Os metais são brilhantes, maleáveis, dúcteis, bons condutores de calor e eletricidade.

O que são propriedades estruturais dos materiais?

Materiais estruturais são aqueles que suportam carga. As principais propriedades dos materiais em relação à carga do rolamento são:módulo de elasticidade, resistência ao escoamento, resistência à tração final, dureza, ductilidade, tenacidade à fratura, fadiga e resistência à fluência.

O que eu sei sobre materiais?

Material é uma substância ou mistura de substâncias que constitui um objeto. Os materiais podem ser puros ou impuros, matéria viva ou não viva. Os materiais podem ser classificados com base em suas propriedades físicas e químicas, ou em sua origem geológica ou função biológica.

Como as propriedades dos materiais estão relacionadas aos seus usos?

Que existe uma diferença entre um objeto e o(s) material(is) de que é feito. Que materiais diferentes têm propriedades diferentes. Que as propriedades de um material determinam sua adequação para um uso particular. As definições de propriedades chave, e. absorção e flexibilidade.

Quais são as propriedades de classificar materiais em grupos?

Os objetos são agrupados com base em propriedades como brilho, dureza/suavidade, transparência, solubilidade, flutuação, atração por ímã, condução de calor e condução de eletricidade. Os materiais podem ser agrupados como lustrosos e não lustrosos com base no brilho/brilho que possuem.

Quais são as cinco propriedades básicas que classificamos o material?

As cinco propriedades com base nas quais podemos classificar os materiais são:

• A aparência dos materiais.
• Dureza e suavidade dos materiais.
• A solubilidade.
• Transparência, translucidez e opacidade.
• O peso dos materiais na água.

Como você classifica os materiais com base em suas propriedades?

Os materiais sólidos foram convenientemente agrupados em três classificações básicas:metais, cerâmicas e polímeros. Esse esquema é baseado principalmente na composição química e na estrutura atômica, e a maioria dos materiais se enquadra em um ou outro agrupamento distinto, embora existam alguns intermediários.

Quais são as propriedades funcionais dos materiais?

Materiais funcionais são aqueles que possuem propriedades eletrônicas, magnéticas, ópticas e piezoelétricas desejáveis ​​para aplicações como coleta e armazenamento de energia, bem como dispositivos de memória e comunicação.

Quais são as propriedades dos objetos?

As propriedades básicas de um objeto são os itens identificados por seu nome de quatro partes (nome, tipo, instância e versão) e também incluem proprietário, status, plataforma e versão.

Como você explica os materiais para uma criança?

Um material é qualquer substância que tenha um nome. Por exemplo:giz, papel, madeira, ferro, ar, água, argila, plástico, borracha, pedra, couro, cera. Tudo é feito de materiais. Quando queremos fazer algo precisamos escolher o melhor material para o trabalho.

Quais são os materiais classificá-lo Classe 6?

Madeira e papel são materiais sem brilho. Vidro e ferro são materiais brilhantes. O vidro é transparente, o papel é translúcido e a madeira e o ferro são materiais opacos. Madeira e ferro são materiais duros e papel e vidro são materiais macios.

Quais propriedades de um material tem a capacidade de conduzir eletricidade?

Os metais são geralmente muito bons condutores, o que significa que permitem que a corrente flua facilmente. Materiais que não permitem que a corrente flua facilmente são chamados de isolantes. A maioria dos materiais não metálicos, como plástico, madeira e borracha, são isolantes.

Qual ​​é a função do material?

É tão importante quanto manufatura, engenharia e finanças. O fornecimento de materiais de qualidade adequada é essencial para a fabricação de produtos padronizados. A prevenção do desperdício de material ajuda a controlar o custo de produção. A gestão de materiais é essencial para todo tipo de preocupação.