Todas as 14 propriedades mecânicas dos materiais com exemplos

Quais são as propriedades mecânicas dos materiais?

As propriedades mecânicas dos materiais definem o comportamento dos materiais sob a ação de forças externas, chamadas de cargas. Eles são uma medida da resistência e característica de durabilidade de um material em serviço e são de grande importância no projeto de ferramentas, máquinas e estruturas.

As propriedades mecânicas são sensíveis à estrutura no sentido de que dependem da estrutura cristalina e seu processo de ligação e especialmente da natureza e comportamento dos imperfeitos que existem dentro do próprio cristal ou nos contornos de grão.

As propriedades mecânicas dos materiais mais importantes e úteis são brevemente explicados abaixo para garantir que os leitores sejam capazes de escolher o material adequado para um determinado projeto de forma rápida e sábia.

1. Força

A força de um material é sua capacidade de ser testado e destruído sob a ação de cargas externas. O mais forte o material é maior o carregar ele pode suportar. Portanto, determina a capacidade de um material para a tensão de suporte sem falha. Já que a resistência varia de acordo com o tipo de carregamento. É possível cancelar as resistências à tração, compressão, cisalhamento ou torção.

A tensão máxima que qualquer material suportará antes da destruição é chamada de resistência máxima . A tendência de um material é sua resistência máxima à tração.

2. Elasticidade

Elasticidade é que as propriedades mecânicas dos materiais em virtude da qual deformação causado pela carga aplicada desaparece na remoção da carga . Em outras palavras, a elasticidade de um material é seu poder de voltar à sua posição original após a deformação quando a tensão ou carga é removida. A elasticidade é uma propriedade de tração do material.

• Limite proporcional :- É a tensão máxima sob a qual um material manterá uma taxa perfeitamente uniforme de tensão para tensão. Embora esse valor seja difícil de medir, ele é usado em aplicações importantes, como instrumentos de precisão, molas, etc.
• Limite elástico :- A maioria dos materiais pode ser tensionada ligeiramente acima do limite proporcional sem levar um conjunto permanente. A maior tensão que um material pode suportar sem ocupar um conjunto permanente é chamada de limite elástico . Além do limite elástico, portanto, ocorre o material em sua forma original e mudança permanente.
• Ponto de rendimento :- A uma certa tensão, os materiais dúcteis deixam particularmente de oferecer resistência às forças de tração, ou seja, eles fluem e uma mudança permanente relativamente grande ocorre sem um aumento perceptível na carga. Este ponto é chamado de ponto de rendimento. Alguns materiais exibem um ponto de rendimento definido , caso em que a tensão de escoamento ou limite de escoamento é simplesmente a tensão neste ponto. Aço macio é uma instância disso.
• Prova de estresse :- A maioria dos materiais dúcteis exibem um rendimento progressivo e outra medida de tensão de escoamento, geralmente conhecida como tensão de prova.Tensão de prova é definido como a quantidade de tensão que um material pode suportar sem levar mais do que uma pequena quantidade de set, sendo a medida comum, 0,1 ou 0,2% do comprimento original do medidor .

3. Rigidez

A resistência de um material à deformação elástica ou deflexão é chamada de rigidez ou rigidez . Um material que sofre uma leve deformação sob carga tem um alto grau de rigidez ou rigidez. Por exemplo, vigas suspensas de aço e alumínio podem ser fortes o suficiente para suportar a carga necessária, mas o alumínio ”ceder ”ou desviar mais longe. Em outras palavras, a viga de aço é mais rígida ou mais rígida do que a viga de alumínio.

Se o material seguir a lei do gancho, ou seja, tem uma relação tensão-deformação linear, sua rigidez é medida pelo módulo de jovem E . Quanto maior o valor do módulo de Young, mais rígido é o material.

Em tensões de tração e compressão, é chamado de módulo de rigidez ou “módulo de elasticidade ”; em cisalhamento, o módulo de rigidez , e isso geralmente é 40% do valor do módulo de Young para materiais comumente usados; em distorção volumétrica, o módulo de massa.

O termo flexibilidade às vezes é usado como o oposto de rigidez. No entanto, a flexibilidade geralmente tem a ver com flexão ou flexão. Também pode implicar o uso de flexão na faixa plástica.

4. Plasticidade

A plasticidade de um material é sua capacidade de sofrer algum grau de deformação permanente sem ruptura de falha. A deformação plástica ocorrerá somente após a faixa elástica ter sido excedida.

A plasticidade é importante na formação, modelagem, extrusão e muitos outros processos de trabalho a quente ou a frio. Materiais como argila, chumbo. etc. são plásticos à temperatura ambiente e o aço é plástico quando em calor intenso. Em geral, a plasticidade aumenta com o aumento da temperatura.

5. Ductilidade

Ductilidade é uma das propriedades mecânicas de um material que permite que ele se transforme em fio fino . O aço macio é um material dúctil. O alongamento percentual e a redução da área em tensão são frequentemente usados ​​como medidas empíricas da ductilidade.

6. Maleabilidade (Propriedades mecânicas dos materiais)

Maleabilidade de um material é sua capacidade de ser achatado em folhas finas sem rachar por trabalho a quente ou a frio. Alumínio, cobre, estanho, chumbo, aço, etc. são metais maleáveis.

É importante notar que alguns materiais podem ser maleáveis ​​e dúcteis. Liderar por exemplo, pode ser facilmente enrolado e martelado em folhas finas, mas não pode ser transformado em arame. Embora a ductilidade e a maleabilidade sejam frequentemente usadas de forma intercambiável, a ductilidade é considerada uma qualidade de tração, enquanto a maleabilidade é considerada uma qualidade de compressão.

As palavras ductilidade e maleabilidade tornam quase sinônimo de trabalhabilidade ou formabilidade que está claramente relacionado com a deformação plástica.

7. Resiliência

Resiliência é uma propriedade mecânica dos materiais que tem a capacidade de um material para absorver a perda de energia na retirada da carga. A energia armazenada é dada exatamente em uma string se a carga for removida.

A energia máxima que pode ser armazenado em um corpo de limite elástico é chamado de resiliência de prova , e a resiliência de prova por unidade de volume é chamado de módulo de resiliência . Em outras palavras, o módulo de resiliência é definido como a quantidade de energia necessária para forçar o volume unitário de um material ao seu limite proporcional. A quantidade dá a capacidade do material de resistir a choques e vibrações.

8. Resistência

A resistência é uma medida da quantidade de energia que um material pode absorver antes que a fratura ou falha real ocorra. Por exemplo, se uma carga for aplicada repentinamente a um pedaço de aço-carbono e depois a um pedaço de vidro, o aço-carbono absorverá muito mais energia antes que ocorra a falha. Assim, diz-se que um aço macio é muito mais resistente do que um vidro.

A tenacidade de um material é sua capacidade de suportar tanto deformações plásticas quanto elásticas. É, portanto, uma qualidade altamente desejável para peças estruturais e de máquinas que precisam resistir a choques e vibrações. Aço manganês, ferro forjado, aço macio, etc. são materiais resistentes.

O trabalho ou energia que um material absorve às vezes é chamado de módulo de tenacidade. A tenacidade está relacionada à resistência ao impacto, ou seja, isso significa resistência ao carregamento.

9. Dureza ( Propriedades mecânicas dos materiais )

Dureza é uma propriedade fundamental que está intimamente relacionada com a força. A dureza é geralmente definida em termos da capacidade de um material resistir a arranhões, abrasão, corte, indentação ou penetração. É importante notar que a dureza de um metal não está diretamente relacionada à temperabilidade do metal.

Muitos métodos estão agora em uso para determinar a dureza do material. Eles são Brinell, Rockwell e Vickers .

10. Endurecimento

Temperabilidade indica o grau de dureza que pode ser transmitido ao metal, particularmente ao aço, pelo processo de endurecimento. Determina a profundidade e a distribuição da dureza induzida pela têmpera . A temperabilidade de um metal é determinada por um teste Jominy para determinar quão bem uma dureza de metal do centro do metal para a interface do metal. O teste Jominy (ISO 642:1999) envolve o aquecimento de uma peça de teste do Aço (25mm de diâmetro e 100mm de comprimento) até uma austenitização temperatura e têmpera de uma extremidade com um jato de água controlado e padronizado. Diz-se que um metal que é capaz de ser endurecido em toda a sua estrutura tem uma maior temperabilidade.

11. Fragilidade (Propriedades mecânicas dos materiais)

A fragilidade de um material é a propriedade de quebrar sem muita distorção permanente. Existem muitos materiais que quebram ou falham antes que ocorra muita deformação.

Tais materiais são frágeis, por exemplo, vidro, ferro fundido. Portanto, um material não dúctil é chamado de material frágil.

Normalmente, a resistência à tração de materiais frágeis é apenas uma fração de sua resistência abrangente.

12. Usinabilidade

Usinabilidade não é uma propriedade mecânica intrínseca dos materiais, mas sim o resultado da interação complexa entre a peça de trabalho e vários dispositivos de corte operados em diferentes taxas sob diferentes condições de lubrificação. Como resultado, a usinabilidade é medida empiricamente, com resultado aplicável apenas em condições semelhantes.

No entanto, de forma simples, é a facilidade com que um metal pode ser removido em várias operações de usinagem. Uma boa usinabilidade implica em resultados satisfatórios na usinagem.

A usinabilidade do metal é indicada por porcentagem que é índice de usinabilidade . Todos os metais das máquinas são comparados a um padrão básico. O metal padrão usado para classificação de usinabilidade de 100% é o aço de corte livre. Índice de usinabilidade de aços carbono geralmente variam de 40 a 60 por cento, e a de ferro fundido de 50 a 80 por cento.

13. Deslizamento

A fluência é as propriedades mecânicas dos materiais. A deformação lenta e progressiva de um material com tempo sob tensão constante é chamado de fluência . O tipo mais simples de deformação por fluência é o fluxo viscoso .

Dependendo da temperatura, tensionam mesmo abaixo do limite elástico e causam alguma deformação permanente. É mais geralmente definido como uma deformação dependente do tempo que ocorre sob estresse. Os metais geralmente exibem fluência em temperaturas mais altas, enquanto plástico, borracha e materiais amorfos semelhantes são muito sensíveis à fluência.

Existem três estágios de rastejamento. No primeiro, o material alonga-se rapidamente, mas a uma taxa decrescente. No segundo estágio, a taxa de alongamento é constante. No 3º estágio, a taxa de alongamento aumenta rapidamente até que o material falhe. A tensão para uma taxa especificada de deformação a temperatura constante é chamada de resistência à fluência.

14. Fadiga ( Propriedades mecânicas dos materiais )

A fadiga propriedades de um material determinam seu comportamento quando submetido a milhares ou mesmo milhões de cargas cíclicas aplicações em que a tensão máxima desenvolvida em cada ciclo está bem dentro da faixa elástica do material. Nestas condições, a falha pode ocorrer após um certo número de aplicações de carga, ou o material pode continuar a funcionar indefinidamente. Em muitos casos, um componente é projetado para fornecer um certo tempo de serviço sob um ciclo de carregamento especificado; muitos componentes de motores aeronáuticos e de turbina de alta velocidade são desse tipo.

Então, essas eram todas as diferentes Propriedades Mecânicas dos Materiais o que é útil para obter insights sobre qual tipo de material deve ser escolhido de acordo com o requisito.