14 Principais Propriedades Mecânicas Dos Materiais: Um Guia Prático

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. Estas 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 temperatura. As propriedades dos materiais frequentemente variam em algum grau de acordo com a direção no material em que são medidas, uma condição referida como anisotropia.

Propriedades dos materiais que se relacionam a diferentes fenômenos físicos frequentemente se comportam linearmente (ou aproximadamente) em uma determinada faixa operacional. Modelá-las como funções lineares pode simplificar significativamente as equações constitutivas diferenciais usadas para descrever a propriedade.

Equações descrevendo propriedades relevantes dos materiais 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 através da Internet; veja ASTM International.

Lista De Propriedades Mecânicas Dos Materiais

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

• Condutividade
• Resistência à Corrosão
• Densidade
• Ductilidade/Maleabilidade
• Elasticidade/Rigidez
• Tenacidade à Fratura
• Dureza
• Plasticidade
• Resistência à Fadiga
• Resistência ao Cisalhamento
• Resistência à Tração
• Resistência ao Escoamento
• Tenacidade
• Resistência ao Desgaste

Expandindo estas definições:

1. Condutividade

A condutividade térmica é uma medida da quantidade de calor que flui através de um material. É medida 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 exibem 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, então é importante entender o ambiente.

A condutividade elétrica é similar, 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 prevenir ataque químico ou eletroquímico natural pela atmosfera, umidade ou outros agentes. A corrosão assume muitas formas, incluindo pitting, reação galvânica, corrosão sob tensão, desprendimento, intergranular e outras (muitas das quais serão discutidas em outras edições do boletim).

A resistência à corrosão pode ser expressa como a profundidade máxima em mils que a corrosão penetraria em um ano; baseia-se em uma extrapolação linear da penetração ocorrida durante a vida útil de um determinado teste ou serviço.

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

3. Densidade

Densidade, frequentemente expressa como 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 certo tamanho.

Este fator é importante em aplicações como aeroespacial ou automotiva, onde o peso é importante. Engenheiros procurando componentes de menor peso podem buscar ligas menos densas, mas devem então considerar a relação resistência-peso.

Um material de maior densidade como aço pode ser escolhido, por exemplo, se fornecer maior resistência que um material de menor densidade. Tal peça poderia ser feita mais fina para que menos material pudesse compensar a maior densidade.

4. Ductilidade/Maleabilidade

Ductilidade é a capacidade de um material 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 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 a resistir a trincas ou quebras sob tensão torna materiais dúcteis apropriados para outros processos de metalurgia, incluindo laminação ou trefilação. Certos outros processos como trabalho a frio tendem a tornar um metal menos dúctil.

Maleabilidade, uma propriedade física, descreve a capacidade de um metal de ser conformado sem quebrar. Pressão, ou tensão compressiva, é usada para prensar ou laminar o material em chapas mais finas. Um material com alta maleabilidade será capaz de suportar maior pressão sem quebrar.

5. Elasticidade, Rigidez

Elasticidade descreve a tendência de um material de retornar ao seu tamanho e forma originais quando uma força distorcedora é removida. Ao contrário de 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 tensão (a força aplicada) e deformação (a deformação resultante). Quanto maior o Módulo – significando que maior tensão resulta em deformação proporcionalmente menor – mais rígido o material.

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

6. Tenacidade à Fratura

Resistência ao impacto é uma medida da capacidade de um material de suportar um choque. O efeito de impacto em uma colisão que ocorre em um curto período de tempo é tipicamente maior que o efeito de uma força mais fraca entregue por um período mais longo.

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

7. Dureza

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

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

8. Plasticidade

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

9. Resistência – Fadiga

Fadiga pode levar a 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 para falha, e vice-versa, então há uma relação entre a tensão e ciclos até a falha.

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

Inversamente, a medida de vida à 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 submetidos a condições de carga repetitivas.

10. Resistência – Cisalhamento

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 causam a estrutura interna do metal a deslizar contra si mesma, no nível granular.

11. Resistência – Tração

Uma das medidas de propriedade de metal mais comuns é a Resistência à Tração, ou Resistência Última. 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 alongará, mas retornará à sua forma original através da área de deformação elástica.

Quando atinge o ponto de deformação permanente ou plástica (medido como Escoamento), retém a forma alongada mesmo quando a carga é removida. No ponto de Tração, a carga causa a fratura final do metal.

Esta medida ajuda a diferenciar entre materiais que são frágeis daqueles que são mais dúcteis. Resistência à tração ou resistência à tração última é medida em Newtons por milímetro quadrado (Mega Pascals ou MPa) ou libras por polegada quadrada.

12. Resistência – Escoamento

Similar em conceito e medida à Resistência à Tração, a Resistência ao Escoamento descreve o ponto após o qual o material sob carga não mais retornará à sua posição ou forma original. A deformação passa de elástica para plástica.

Cálculos de projeto incluem o Ponto de Escoamento para entender os limites de integridade dimensional sob carga. Como a resistência à tração, a resistência ao escoamento é medida em Newtons por milímetro quadrado (Mega Pascals ou MPa) ou libras por polegada quadrada.

13. Tenacidade

Medida usando o teste de impacto Charpy similar à Resistência ao Impacto, a tenacidade representa a capacidade de um material de absorver impacto sem fraturar a uma dada temperatura. Como a resistência ao impacto é frequentemente menor em baixas temperaturas, os materiais podem se tornar mais frágeis.

Valores Charpy são comumente prescritos em ligas ferrosas onde as possibilidades de baixas temperaturas existem na aplicação (ex: plataformas de petróleo offshore, oleodutos, etc.) ou onde carregamento instantâneo é uma consideração (ex: contenção balística em aplicações militares ou aeronáuticas).

14. Resistência ao Desgaste

Resistência ao desgaste é uma medida da capacidade de um material de suportar o efeito de dois materiais esfregando um contra o outro. Isso pode assumir muitas formas, incluindo adesão, abrasão, arranhões, gouging, galling e outras.

Quando os materiais são de dureza diferente, o metal mais macio pode começar a mostrar os efeitos primeiro, e o gerenciamento disso pode ser parte do projeto. Mesmo a laminação 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 dado número de ciclos de abrasão a uma dada carga.

Outras Propriedades Mecânicas

• Fragilidade: Capacidade de um material quebrar ou estilhaçar sem deformação significativa quando sob tensão; oposto de plasticidade, exemplos: vidro, concreto, ferro fundido, cerâmicas etc.
• Módulo de volume: Razão entre pressão e compressão volumétrica (GPa) ou razão do aumento de pressão infinitesimal para a diminuição relativa resultante do volume
• Coeficiente de restituição: Razão entre a velocidade relativa final e inicial entre dois objetos após colidirem. Faixa: 0-1, 1 para colisão perfeitamente elástica.
• Resistência à compressão: Tensão máxima que um material pode suportar antes de falha por compressão (MPa)
• Fluência (Creep): A deformação lenta e gradual de um objeto com relação ao tempo. Se a tensão em um material excede o ponto de escoamento, a deformação causada no material pela aplicação de carga não desaparece totalmente na remoção da carga. A deformação plástica causada ao material é conhecida como fluência. Em altas temperaturas, a deformação devido à fluência é bastante apreciável.
• Durabilidade: Capacidade de suportar desgaste, pressão ou danos; resistente ao desgaste
• Limite de fadiga: Tensão máxima que um material pode suportar sob carregamento repetido (MPa)
• Flexibilidade: Capacidade de um objeto dobrar ou deformar em resposta a uma força aplicada; flexibilidade; complementar à rigidez
• Módulo de flexão
• Resistência à flexão: Tensão máxima de flexão 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 de superfícies de contato entre par de materiais
• Difusividade de massa: Capacidade de uma substância difundir através de outra
• Coeficiente de Poisson: Razão entre deformação lateral e deformação axial (sem unidades)
• Resiliência: Capacidade de um material absorver energia quando deformado elasticamente (MPa); combinação de resistência e elasticidade
• Escorregamento: Tendência das partículas de um material sofrerem deformação plástica devido a movimento de discordância dentro do material. Comum em Cristais.
• Módulo específico: Módulo por unidade de volume (MPa/m³)
• Resistência específica: Resistência por unidade de densidade (Nm/kg)
• Peso específico: Peso por unidade de volume (N/m³)
• Rigidez: Capacidade de um objeto resistir à deformação em resposta a uma força aplicada; rigidez; complementar à flexibilidade
• Rugosidade superficial: Os desvios na direção do vetor normal de uma superfície real de sua forma ideal
• Resistência à tração: Tensão de tração máxima que um material pode suportar antes da falha (MPa)
• Viscosidade: Resistência de um fluido à deformação gradual por tensão de tração ou cisalhamento; espessura
• Módulo de Young: Razão entre tensão linear e deformação linear (MPa)

Propriedades Acústicas

• Absorção acústica
• Velocidade do som
• Reflexão do som
• 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 dado elemento

Propriedades Químicas

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

Propriedades Elétricas

• Capacitância
• Constante dielétrica
• Rigidez dielétrica
• Resistividade e condutividade elétrica
• Susceptibilidade elétrica
• Coeletrocalórico
• Eletroestrição
• Polarizabilidade magnetoelétrica
• Coeficiente de Nernst (efeito termelétrico)
• Permissividade
• Constantes piezoelétricas
• Piroeletricidade
• Coeficiente de Seebeck

Propriedades Magnéticas

• Temperatura de Curie
• Diamagnetismo
• Coeficiente de Hall
• Histerese
• Magnetostrição
• Coeficiente magnetocalórico
• Potência magnetotermoelétrica (coeficiente magneto-Seebeck)
• Magnetorresistência
• Permeabilidade
• Piezomagnetismo
• Coeficiente piromagnético
• Efeito Hall de spin

Propriedades De Fabricação

• Fundibilidade: Quão facilmente uma fundição de qualidade pode ser obtida do material
• Classificação de usinabilidade
• Velocidades e avanços de usinagem

Propriedades Ópticas

• Absorbância: Quão fortemente um químico atenua a luz
• Birrefringência
• Cor
• Efeito eletro-óptico
• Luminosidade
• Atividade óptica
• Fotoelasticidade
• Fotossensibilidade
• Refletividade
• Índice de refração
• Espalhamento
• Transmitância

Propriedades Radiológicas

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

Propriedades Térmicas

• Diagrama de fase binário
• Ponto de ebulição
• Coeficiente de expansão térmica
• Temperatura crítica
• Ponto de Curie
• Temperatura de transição dúctil-frágil
• Emissividade
• Ponto eutético
• Inflamabilidade
• Ponto de fulgor
• 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 mudar a composição do material. Exemplos incluem cor, dureza e cheiro e pontos de congelamento, fusão e ebulição. Propriedades químicas são descobertas observando reações químicas.

Quais São As Três Propriedades Dos Materiais?

As quatro propriedades do material são massa, tenacidade, dureza e maleabilidade. Materiais ocorrem na natureza de acordo com sua compacidade. O material é categorizado em três estados comuns nos quais estão presentes: sólido, líquido e gás.

Quais São As 10 Propriedades Dos Materiais?

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

• Condutividade.
• Resistência à Corrosão.
• Densidade.
• Ductilidade/Maleabilidade.
• Elasticidade/Rigidez.
• Tenacidade à Fratura.
• Dureza.
• Plasticidade.

Quais São Os 4 Tipos De Materiais?

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

Qual Propriedade É Comum Entre Todos Os Materiais?

Propriedades mecânicas comuns 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; elas mudam continuamente quando expostas 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 descreve um material ou substância. É uma característica daquele material. Por exemplo, quão duro o material é, sua cor ou sua forma. Elasticidade é uma propriedade da borracha; em outras palavras: borracha é elástica.

O Que São Materiais Classifique-os Escreva Quaisquer Duas Propriedades Dos Materiais?

Material é a matéria de que um objeto é feito. É um termo relativamente amplo para ser definido. São classificados baseados em suas propriedades. Têm propriedades como dureza, resistência, rigidez, condutividade térmica, capacidade térmica, permeabilidade e magnetismo, etc.

Quais São Cinco Propriedades Dos Materiais Metálicos?

Metais são lustrosos, maleáveis, dúcteis, bons condutores de calor e eletricidade.

Quais São As Propriedades Estruturais Dos Materiais?

Materiais estruturais são aqueles que suportam carga. As propriedades-chave dos materiais em relação a suportar carga são: módulo elástico, resistência ao escoamento, resistência à tração última, 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. Materiais podem ser puros ou impuros, matéria viva ou não viva. Materiais podem ser classificados baseados em suas propriedades físicas e químicas, ou em sua origem geológica ou função biológica.

Como As Propriedades Dos Materiais Se Relacionam Com Seus Usos?

Que há uma diferença entre um objeto e o(s) material(is) do qual é feito. Que diferentes materiais têm diferentes propriedades. Que as propriedades de um material determinam sua adequação para um uso particular. As definições de propriedades-chave, ex: absorvência e flexibilidade.

Quais São As Propriedades Para Classificar Materiais Em Grupos?

Objetos são agrupados com base em propriedades como brilho, dureza/maciez, transparência, solubilidade, flutuação, atração por ímã, condução de calor e condução de eletricidade. Materiais podem ser agrupados como lustrosos e não lustrosos com base no brilho possuído por eles.

Quais São As Cinco Propriedades Na Base Das Quais Classificamos Material?

As cinco propriedades na base das quais podemos classificar materiais são:

• A aparência dos materiais.
• Dureza e maciez dos materiais.
• A Solubilidade.
• Transparência, Translucidez e opacidade.
• O peso dos materiais na água.

Como Você Classifica Os Materiais Com Base Em Suas Propriedades?

Materiais sólidos foram convenientemente agrupados em três classificações básicas: metais, cerâmicas e polímeros. Este esquema é baseado principalmente na composição química e estrutura atômica, e a maioria dos materiais se enquadra em um agrupamento distinto ou outro, 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 colheita e armazenamento de energia, bem como dispositivos de memória e comunicação.

Quais São As Propriedades Dos Objetos?

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

Como Você Explica Materiais Para Uma Criança?

Um material é qualquer substância que tem 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.

O Que São Materiais Classifique-os Classe 6?

Madeira e papel são materiais não lustrosos. Vidro e ferro são materiais lustrosos. Vidro é transparente, papel é translúcido e madeira e 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?

Metais são geralmente muito bons condutores, significando que deixam a corrente fluir facilmente. Materiais que não deixam a corrente fluir facilmente são chamados isolantes. A maioria dos materiais não metálicos como plástico, madeira e borracha são isolantes.

Qual É A Função Do Material?

É tão importante quanto fabricação, engenharia e finanças. O fornecimento de materiais de qualidade adequada é essencial para fabricar produtos padrão. A evitação de desperdício de material ajuda no controle do custo de produção. A gestão de materiais é essencial para todo tipo de preocupação.