Apresentação do PowerPoint Materiais

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SMM 0342 - INTRODUÇÃO AO 
ENSAIO MECÂNICO DOS 
MATERIAIS
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
2
Apresentação do professor
• Engenharia de Materiais (UFSCar-1988);
• Especialização em Engenharia Nuclear (1988);
• Pós-graduação Lato Senso-UFSCar (1990);
• Mestrado em Engenharia Mecânica: Materiais e Processos, área de
concentração: Metalurgia Física e Mecânica de Fratura (Unicamp-2008);
• Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais: área de concentração:
Metalurgia Física, Transformação de Fases (2012);
• Experiência industrial: 22 anos em indústrias de vários segmentos:
automotiva, equipamentos de óleo & gás, movimentação, mineração,
eólica, siderurgia e hidromecânicos;
• Professor da EEL-USP de 2013 a 2016.
Bibliografia
• Souza, Sérgio Augusto “Ensaios Mecânicos de Materiais 
Metálicos” – 5º. Edição
• Garcia, Amaurí; Spim, Jaime Alvares; Santos, Carlos 
Alexandre “ Ensaio dos Materiais”
• Canevarolo, Sebastião V. “”Técnicas de Caracterização de 
Polímeros” – Editora Artliber
Programa 
• Introdução
• Ensaio de tração 
• Fratura dos corpos de prova ensaiados à tração
• Efeito da temperatura nas propriedades da tração
• Ensaios relacionados à fratura frágil
• Ensaio de dureza
• Ensaio de dobramento e flexão
• Ensaio de compressão
• Fluência
• Fadiga
• Projeto e Seleção dos Materiais
• Falhas em materiais
Método
Aulas expositivas teóricas e aulas de laboratório
Laboratório: 18 e 25 de outubro.
Avaliação
Provas e relatórios das aulas práticas, sendo NF =
0,7[(P1+P2)/2] +0,3 (MR) > 5,0Sendo NF = nota final; P1 e P2 =
provas e MR = média dos relatórios.
P1: 11 DE OUTUBRO DE 2017
P2: 29 DE NOVEMBRO DE 2017
INTRODUÇÃO
DIFERENTES MATERIAIS SÃO UTILIZADOS EM UM MESMO
EQUIPAMENTO, CADA UM COM UMA PROPRIEDADE ESPECÍFICA!
Empilhadora/recuperadora de minérios- Stacker/Reclaimer
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Alguns reatores químicos e/ou petroquímicos:
Parte interna e externa com diferentes materiais
MATERIAIS COM PROPRIEDADES ESPECIAIS
AEROGEL
STARDUST-2004
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O aerogel foi criado por Steven Kistler, em 1931, como resultado de
uma aposta com Charles Learned, para tentar substituir o líquido
de gelatinas por gás, sem causar encolhimento. Trata-se de Sílica
com 90% a 98% de ar. Processo complexo.
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EXCELENTE ISOLANTE TÉRMICO
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PODERIA SER UTILIZADO EM OUTRAS APLICAÇÕES,
COMO ISOLANTE TÉRMICO.
PROBLEMA ERA RESISTÊNCIA MECÂNICA.
SOLUÇÃO: INTRODUÇÃO DE NANOTUBOS DE
CARBONO COM FULERENOS BUCKMINSTER.
FULERENO + NANOTUBO DE CARBONO
FULLER-ARQUITETO E PATENTEOU A FORMA
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HISTÓRIA
RESULTADO
APLICAÇÕES ISOLAÇÃO TÉRMICA NA 
INDÚSTRIA DE O&G
DETETOR DE ONDAS GRAVITACIONAIS MARIO SHÖEMBERG
Uma esfera de CuAl(6%), com 
de diâmetro, cerca de 1150 mm
DETETOR DE ONDAS GRAVITACIONAIS MARIO SHÖEMBERG
ESPECIAIS - GRAFENO
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ESPECIAIS - GRAFENO
Grafite
ESPECIAIS - GRAFENO
• Descoberta dos Nanotubos de Carbono, 1991
• 1993, foi demonstrada a existência de nanotubos de 
única camada
GRAFENO
MATERIAIS PARA REATORES NUCLEARES
IPEN NUCLEO DO REATOR DE ANGRA
VARETAS DE ZIRCALOY 4
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NOVOS MATERIAIS - ligas ferrítico martensíticas endurecidas
por dispersão de óxidos e denominadas ODS EUROFER
para uso estrutural
ARTIGO DO PROF. HUGO SANDIM-EEL
LIGAS “SHAPE MEMORY” Ni-Ti
EXPERIMENTO 
LIGAS “SHAPE MEMORY” Ni-Ti
TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA
http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/memory.movies.html
APLICAÇÃO – ASA ADAPTÁVEL
LIGAS “SHAPE MEMORY” Ni-Ti
SUPERELASTICIDADE
http://www.smaterial.com/SMA/sma.html
SUPERELASTICIDADE
AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO 316L- FILTROS DE ÁGUA DO MAR
RESISTÊNCIA À CORROSÃO E RESISTÊNCIA MECÂNICA/IMPACTO EM 
BAIXA TEMPERATURA 
MARCOMINI,J.B. & DEL REY,V.-TRABALHO 
SOBRE EFEITO DA CONFORMAÇÃO A FRIO 
NA SENSITIZAÇÃO
REVESTIMENTO 
DE CILINDRO
POR SOLDAGEM, 
COM LIGA 
ESPECIAL.
MATERIAL BASE 
AÇO AISI 4340
CILINDRO
“CASTER” PARA 
ALUMÍNIO.
MARCOMINI,J.B. 
ANÁLISE DE FALHAS
CMADAS COM PROPRIEDADES ESPECIAIS: RESISTÊNCIA AO 
DESGASTE EM ALTA TEMPERATURA, ETC.
VÁRIOS ENSAIOS COM CAMADAS SOLDADAS
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CURVAS DE EQUIPAMENTO 
PETROQUÍMICO, FABRICADA COM 
AÇO ASTM A 387 GR.11, CL.2-
1,25Cr-0,5Mo.
MARCOMINI, J.B.- ANÁLISE DE 
FALHAS
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Propriedades dos 
Materiais
Composição e Processo
de Fabricação
Microestrutura
E
N
G
E
N
H
A
R 
I 
A
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POLÍMEROS
ELASTÔMEROS VIDROS
CERÂMICOS
METAIS
COMPÓSITOS
FAMÍLIAS DE MATERIAIS DE ENGENHARIA
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QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ?
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OS ENSAIOS MECÂNICOS MEDEM AS 
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS.
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS: QUAL 
A ORIGEM?
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Louis De Broglie(1923): aplicou
na quantização de Bohr.
Átomo de Bohr (1913)
Bohr quantizou os níveis 
energéticos (corrigindo 
Rutherford-órbitas): só 
funcionava para o hidrogênio.
Erwin Schrödinger
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AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS TÊM SUA ORIGEM NA 
LIGAÇÃO ENTRE OS ÁTOMOS
Quanto à energia envolvida na ligação elas podem ser divididas em:
• Fortes : covalente, iônica e metálica;
• Fracas: Van der Waals e pontes de hidrogênio.
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Tipos de ligação química
• Elementos eletronegativos: facilidade em receber elétrons.
• Elementos eletropositivos: facilidade em doar elétrons.
Maior dif.eletronegatividade-maior % lig.iônica
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Ligação covalente: direcional
Diagrama esquemático da ligação covalente entre átomos 
de cloro.
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Ligação iônica: rígida-interação eletrostática-
Lei de Coulomb
SÓLIDO COM
LIGAÇÃO
IÔNICA EM
REDE
CRISTALINA
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Ligação metálica: não direcional
Ligações metálicas (nuvem de elétrons) encontradas nos metais.
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Ligações fracas
Ligações de Van der Waals – dipolos permantes
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Pontes de hidrogênio em moléculas de água
Ligações fracas
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O QUE OCORRE QUANDO UM 
ÁTOMO/ÍON SE LIGA A OUTRO?
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Força e energia interatômicas
Força de interação entre dois átomos: curva é a soma das forças de 
atração e repulsão.
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Energia interatômica:Variação da energia potencial 
resultante da interação entre átomos ou íons.
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Ponto de fusão: Quanto mais profundo o poço, maiores as
temperaturas de fusão, ebulição e sublimação.
Quanto mais profundo e
assimétrico o poço energético,
ligações mais fortes e menor
coeficiente de expansão
térmica
Tochas de plasma: materiais com alta temperatura de
fusão, baixo coeficiente de expansão térmica e
resistência mecânica a quente! Materiais que apresentam
o poço de energia de ligação profundo e assimétrico.
A figura mostra um reator de gaseificação que transforma
resíduos sólidos em biogás: nitrogênio, metano e gás
carbônico. Temperatura de operação: 1800ºC a 2.800ºC.
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(Callister)
Seleção de vários materiais: Space shuttle!
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(Callister)
Seleção de vários 
materiais: resistência 
mecânica, 
temperatura de fusão, 
coeficiente de 
expansão térmica e 
isolação em 
diferentes 
temperaturas!
Vários materiais: Space shuttle!
(Callister)
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Propriedades mecânicas: módulo de Elasticidade
O módulo de elasticidade é 
proporcional à derivada da 
curva em r=r0: quanto 
maior a inclinação da 
curva, ligações mais fortes, 
maior módulo de 
elasticidade. Material a tem 
maior módulo que material 
b!
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Material Ligação Propriedades
Cerâmicos:
Constituintes :óxidos, 
silicatos e nitretos.
Iônica ou covalente  ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA
• ALTA FRAGILIDADE
• BOM ISOLANTE TÉRMICO E
ELÉTRICO
• ALTA TEMPERATURA DE FUSÃO
• ALTA DUREZA
Metálicos:
Constituintes: 
elementos metálicos e 
não metálicos.
Metálica • MÉDIA - ALTA RESISTÊNCIA
MECÂNICA
• ALTA DUCTILIDADE
• BOM CONDUTOR TÉRMICO E
ELÉTRICO
• BAIXA - ALTA TEMPERATURA DE
FUSÃO
• BAIXA - ALTA DUREZA
Poliméricos:
Constituintes: cadeias 
moleculares orgânicas.
Covalente e ligações 
fracas.
• BOM ISOLANTE TÉRMICO E
ELÉTRICO
• ALTA DUCTILIDADE
• BAIXA RESISTÊNCIA MECÂNICA
• BAIXA DUREZA
• BAIXA ESTABILIDADE TÉRMICA
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OS ÁTOMOS, LIGADOS, ORGANIZAM-SE EM 
ESTRUTURAS: SÓLIDOS AMORFOS OU 
CRISTALINOS.
AS PROPRIEDADES TÊM ORIGEM NA 
COMBINAÇÃO DA LIGAÇÃO QUÍMICA COM A 
ESTRUTURA DOS MATERIAIS!!!
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
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a 
a 
a 
a 
a 
a 
a 
a 
a 
CÚBICO 
b 
a 
c  
b 
a 
c  
MONOCLÍNICO 
a 
a 
c 
a 
a 
c 
TETRAGONAL 
b 
a 
c 
b 
a 
c 
b 
b 
a 
c 
b 
a 
c 
ORTORRÔMBICO 
a 
c 
a a a 
b 
c 
 
 
 
a 
a 
a 
 
 
 
HEXAGONAL ROMBOÉDRICO TRICLÍNICO 
REDES DE 
BRAVAIS
Ligação iônica: rígida-interação eletrostática-
Lei de Coulomb
SÓLIDO COM
LIGAÇÃO
IÔNICA EM
REDE
CRISTALINA
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ESTRUTURA CCC: A DENSIDADE ESTÁ RELACIONADA À 
ESTRUTURA
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
ESTRUTURA CFC: MAIS DENSO QUE O CCC
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ESTRUTURA HC: MAIS DENSO QUE O CCC
Elemento Símbolo
Número 
Atômico
Massa 
Atômica 
(g/mol)
Densidade 
à 20 oC 
(g/m3 )
Estrutura 
Cristalina à 
20 oC
Raio 
Atômico 
(nm)
Alumínio Al 13 26,98 2,70 CFC 0,143
Chumbo Pb 82 207,20 11,36 CFC 0,175
Cobalto Co 27 58,93 8,83 CCC 0,125
Cobre Cu 29 63,54 8,93 CFC 0,128
Cromo Cr 24 51,99 7,19 CCC 0,125
Enxofre S 16 32,06 2,07 Ortorrômbica 0,104
Ferro Fe 26 55,85 7,87 CCC 0,124
Magnésio Mg 12 24,30 1,74 HC 0,160
Manganês Mn 25 54,94 7,47 Cúbica 0,112
Mercúrio Hg 80 200,59 13,55 Romboédrica 0,155
Molibdênio Mo 42 95,94 10,22 CCC 0,136
Nióbio Nb 41 92,90 8,57 CCC 0,143
Níquel Ni 28 58,69 8,90 CFC 0,124
Platina Pt 78 195,09 21,45 CFC 0,139
Titânio Ti 22 47,88 4,51 HC 0,148
Tungstênio W 74 183,85 19,25 CCC 0,137
Urânio U 92 238,03 19,05 Ortorrômbica 0,138
Vanádio Va 23 50,94 6,10 CCC 0,132
Zinco Zn 30 65,38 7,13 HC 0,133
Zircônio Zr 40 91,22 6,51 HC 0,159
Estrutura cristalina e propriedades de alguns elementos. 
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
FORMAÇÃO DA ESTRUTURA COMPACTA-HC
 
(1,1,1) 
(0,1,1) 
(0,0,1) 
(1,1,0) 
(1,0,0) 
(0,0,0) (0,1,0) 
(1,0,1) 
y 
x 
z 
..
 
y 
x 
z 
a

 
b

 
c

 
xyzv

 
Uma direção em uma célula unitária é determinada a
partir de um vetor que parte da origem e atinge a
posição definida pelas coordenadas consideradas.
 
y 
x 
z 
[100] 
[111] 
[110] 
[0 1 1] 
1 2 
3 
4 
Direções em uma célula unitária cúbica. Planos cristalográficos em estruturas cúbicas. 
.
A existência de propriedades dependentes da orientação cristalográfica 
resulta na necessidade de se determinar direções e planos em um cristal.
Posições atômicas em uma
célula unitária da estrutura C.S
Desenvolvimento da estrutura cristalina em 
um lingote fundido durante o processo de 
fundição 
EMBRIÕES DA 
FASE SÓLIDA
LÍQUIDO
Formação dos grãos cristalinos (Solidificação)
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
Figura 1) Formação de um material policristalino:
(a) Presença de embriões;
(b) Embriões transformam-se em núcleos;
(c) Crescimento dos núcleos;
(d) Núcleos dão origem aos grãos cristalinos;
(e) Encontro dos grãos cristalinos com seus vizinhos e
(f) Contornos dos grãos cristalinos.
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
FORMAÇÃO DOS GRÃOS- TG ESTÁ RELACIONADO 
ÀS PROPRIEDADES MECÂNICAS
PREPARAÇÃO METALOGRÁFICA
LIXAMENTO, 
POLIMENTO, ATAQUE
 
Luz 
Incidente 
Luz 
Refletida 
(ADAPTADO: PROF. 
CARAM -UNICAMP)
CONTORNO DE GRÃO DE ALTO ÂNGULO
(ADAPTADO: PROF. 
CARAM -UNICAMP)
ALGUNS MATERIAIS NÃO SÃO POLICRISTALINOS: MONOCRISTAIS-
PROCESSO CZOCHRALSKI
PROPRIEDADES ELETRÔNICAS
MONOCRISTAIS - MOLECULAR BEAM EPITAXY - MBE
PROPRIEDADES ELETRÔNICAS
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DEFORMAÇÃO EM MATERIAIS CRISTALINOS
IMPERFEIÇÕES EM SÓLIDOS CRISTALINOS
AUSÊNCIA OU PRESENÇA DE ÁTOMOS
(a) Vacância, (b) Átomo intersticial, (c) Pequeno átomo substitucional, 
(d) Grande átomo substitucional, (e) Defeito Frenkel, (f) Defeito 
Schottky. Todos estes defeitos destroem localmente o arranjo cristalino 
perfeito dos átomos vizinhos. 
i) DEFEITOS PUNTUAIS
Movimento de um
cátion numa posição
normal para um
interstício
Lacuna de cátion e
lacuna de ânion
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS
PENSAMENTO NATURAL: DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM
MONOCRISTAIS PERFEITOS OCORRE POR DESLIZAMENTO DE
PLANOS ATÔMICOS E NOS PLANOS MAIS COMPACTOS.
(FONTE: CALLISTER)
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
ATÉ A DÉCADA DE 1930 –DISCREPÂNCIA ENTRE VALOR TEÓRICO E
EXPERIMENTAL PARA O LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DE
CRISTAIS PERFEITOS. EX: MAGNÉSIO - TEÓRICO : 6894MPa –
EXPERIMENTAL: 0,6894MPa.
EXPLICAÇÃO VEIO COM A TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS. O CRÉDITO
POR ESTA TEORIA É DADO A TRÊS CIENTISTAS QUE PUBLICARAM
QUASE AO MESMO TEMPO E “INDEPENDENTEMENTE”: EGON OROWAN,
G. I. TAYLOR E MICHAÉL POLANIY.
DEFEITOS DE LINHA
MUITAS IDÉIAS SOBRE A TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS APARECERAM
JÁ NA TESE DE DOUTORADO DE OROWAN EM 1929.
OROWAN NÃO INVENTOU O CONCEITO DE DISCORDÂNCIAS E DÁ
CRÉDITO À POLANYI POR TER RECONHECIDO A CONTRIBUIÇÃO DELAS
PARA A PLASTICIDADE JÁ HÁ ALGUM TEMPO.
POLANYI RECONHECE OUTROS CIENTISTAS QUE TAMBÉM PENSARAM
NESTE CONCEITO: PRANDTL E DEHLINGER.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
TAYLOR RECONHECEU QUE A GEOMETRIA DAS DISCORDÂNCIAS BEM
COMO SEU CAMPO DE TENSÕES HAVIAM SIDO EXTENSAMENTE
ESTUDADOS POR VÁRIOS MATEMÁTICOS . EM SUA TEORIA DO
ENCRUAMENTO UTILIZOU SOLUÇÕES MATEMÁTICAS PARA TENSÕES
EM DISCORDÂNCIA EM CUNHA, ENCONTRADAS NO LIVRO DE LOVE.
ENTÃO INCIDENTALMENTE INTRODUZIU A PALAVRA “DISLOCATION”
ENQUANTO POLANYI INTRODUZIU A PALAVRA ALEMÃ:
“VERSETZUNGEN”.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
SEGUNDO OROWAN, O FATO QUE O LEVOU INEVITAVELMENTE A
UTILIZAR O CONCEITO DE DISCORDÂNCIAS FOI A QUEDA DEUM
MONOCRISTAL DE ZINCO QUE DEMONSTROU UMA DEFORMAÇÃO
IRREGULAR, AO ANALISAR DE DIVERSAS MANEIRAS ESTE CRISTAL, O
CONCEITO DE “DISLOCATIONS” VEIO À TONA.
A COMPROVAÇÃO DA TEORIA SÓ OCORREU EM 1950 COM O EVENTO
DOS MICROSCÓPIOS ELETRÔNICOS. AS LINHAS DE DISCORDÂNCIA
TAMBÉM EXPLICAM A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DE CERÂMICAS
CRISTALINAS.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
OROWAN CONVERSOU COM POLANYI, QUE SUGERIU QUE ELE
PUBLICASSE O ARTIGO SOZINHO PORÉM, DEPOIS DE CONVERSAREM,
FICOU DECIDIDO QUE AMBOS ESCREVERIAM ARTIGOS PARA QUE
FOSSEM PUBLICADOS JUNTOS.
TAYLOR SUBMETEU SEU ARTIGO ANTES PARA A ROYAL
SOCIETY(INGLATERRA) PORÉM, OS ARTIGOS DE OROWAN E O DE
POLANYI FORAM PUBLICADOS PRIMEIRO, NA SEITZ PHYSIK
(ALEMANHA).
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
EM 1946 OCORREU UMA CONFERENCIA SOBRE DISCORDÂNCIAS EM
MANCHESTER E DORIS WILSDORF RELATA QUE OS ALEMÃES FICARAM
DESLUMBRADOS COM A DISCORDÂNCIA EM HÉLICE, CUJA IDEIA FOI
DESENVOVIDA POR J.M. BURGUER (1939) E ELES NÃO CONHECIAM.
OROWAN E POLANYI TIVERAM QUE FUGIR DA ALEMANHA, PRIMEIRO
PARA INGLATERRA, DEPOIS EUA: OROWAN ERA ESLOVACO E
PROVAVELMENTE TINHA UMA VÓ JUDIA. POLANYI ERA DE UMA FAMÍLIA
BURGUESA JUDIA DE BUDAPESTE.
(FONTE: PROF.DR. HÉLIO GOLDENSTEIN –EPUSP)
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
DORIS VEIO P/ EUA DEPOIS DA GUERRA, FICOU NA UNIVERSITY OF
VIRGINIA.
O OROWAN VEIO P/ MIT, CONTINUOU CONTRIBUINDO COM A TEORIA
DAS DISCORDÂNCIAS E JUNTAMENTE COM IRWIN EM 1957 MODIFICOU
A EQUAÇÃO DE GRIFFITH E SE TORNOU UM DOS PAIS DA MECÂNICA DA
FRATURA.
O POLANYI, DEPOIS DA GUERRA, LARGOU A FÍSICA DOS METAIS E
VOLTOU SEUS ESTUDOS PARA A ÁREA DE CIÊNCIAS SOCIAIS E
EDUCAÇÃO.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
DISCORDÂNCIA EM CUNHA
DISCORDÂNCIA EM HÉLICE
DISCORDÂNCIA MISTA
MOVIMENTAÇÃO DAS DISCORDÂNCIA
É APLICADA UMA TENSÃO DE CISALHAMENTO, FORÇANDO
A PARTE SUPERIOR DOS PLANOS A, B, C E D. SE A TENSÃO
FOR SUFICIENTE, AS LIGAÇÕES DA PARTE INFERIOR DO
PLANO B SÃO ROMPIDAS E O PLANO A SELIGA À ESTA
PARTE. ISSO OCORRE SUCESSIVAMENTE ATÉ QUE O SEMI-
PLANO AFLORA NA SUPERFÍCIE COM A LARGURA DE UMA
DISTÂNCIA ATÔMICA.
MOVIMENTAÇÃO DAS DISCORDÂNCIA
MOVIMENTAÇÃO DE LINHAS DE DISCORDÂNCIAS É ANÁLOGO AO DE
UMA LAGARTA.
AS LINHAS DE DISCORDÂNCIAS APARECEM JÁ APÓS A
SOLIDIFICAÇÃO.
DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS:. METAIS DEFORMADOS A FRIO: 1010
mm-2 . RECOZIDO: 105 – 106 mm-2 . CERÂMICOS:102 – 104 mm-2 .
MONOCRISTAIS Si – CIRCUITOS INTEGRADOS: 0,1 A 1 mm-2 .
A TEORIA DAS 
DISCORDÂNCIAS 
EXPLICA OS 
FENÔMENOS DE 
DEFORMAÇÃO 
PLÁSTICA EM 
CERÂMICAS 
CRISTALINAS E VÍTREAS
(fonte: CHAWLA & MEYERS –
MECHANICAL BEHAVIOR OF 
MATERIAIS)
(fonte: CHAWLA & MEYERS –
MECHANICAL BEHAVIOR OF 
MATERIAIS)
DISCORDÂNCIAS EM SAFIRA
DISCORDÂNCIAS
A DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS INFLUENCIAM AS
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS E ALGUMAS
DE SUAS CARACTERÍSTICAS SÃO IMPORTANTES, COMO O
CAMPO DE TENSÕES AO REDOR DAS MESMAS.
QUANDO UM METAL É DEFORMADO PLASTICAMENTE, 5%
É RETIDO EM FORMA DE ENERGIA DE DEFORMAÇÃO
(DISCORDÂNCIAS) E O RESTANTE É DISSIPADO EM
FORMA DE CALOR.
DISCORDÂNCIAS PROVOCAM UMA DISTORÇÃO NA REDE
CRISTALINA E CONSEQUENTEMENTE: CAMPO DE
TENSÕES.
DISCORDÂNCIAS
AS DISCORDÂNCIAS 
INTERAGEM ENTRE SI. 
DUAS LINHAS DE 
DISCORDÂNCIA NO 
MESMO PLANO DE 
ESCORREGAMENTO
COM OS CAMPOS DO 
MESMO LADO SE 
REPELEM (a) E COM 
CAMPOS OPOSTOS SE 
ANULAM (b): DOIS SEMI-
PLANOS FORMAM UM 
PLANO.
DISCORDÂNCIAS
DURANTE A DEFORMAÇÃO, AS DISCORDÂNCIAS
INTERAGEM ENTRE SI E SE MULTIPLICAM. OCORRE
TAMBÉM A INTERAÇÃO COM CONTORNOS DE GRÃO,
PARTÍCULAS DE SEGUNDA FASE, DEFEITOS , ENTALHES
RISCOS. CONCENTRADORES DE TENSÕES SÃO SITIOS
PARA FORMAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS DURANTE A
DEFORMAÇÃO.
DISCORDÂNCIAS
AS DISCORDÂNCIAS DESLOCAM-SE COM MAIS
FACILIDADE EM PLANOS E DIREÇOES ESPECÍFICAS. ESTE
CONJUNTO DE PLANO E DIREÇÃO DE DESLIZAMENTO É
CHAMADO DE SISTEMA DE DESLIZAMENTO OU SISTEMA
DE ESCORREGAMENTO (DISTORÇÃO ATÔMICA DA
DISCORDÂNCIA É MÍNIMA).
NORMALMENTE, ESSE PLANOS SÃO O MAIS COMPACTOS
(MAIOR DENSIDADE PLANAR) DA ESTRUTURA
CRISTALINA E A DIREÇÃO É AQUELA QUE APRESENTA
MAIOR DENSIDADE LINEAR.
SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO
SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO
ESTRUTURA CFC – SISTEMA DE DESLIZAMENTO: {111}
<110>. QUATRO PLANOS {111} E 3 DIREÇOES <110> - 12
SISTEMAS DE DESLIZAMENTO.
SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM MONOCRISTAIS
TENSÃO CILHANTE CRÍTICA DECOMPOSTA – LEI DE 
SHIMIDT
(FONTE: 
ASKELAND)
A TENSÃO DE TRAÇÃO PODE SER DECOMPOSTA EM
COMPONENTES QUE DEPENDEM DA ORIENTAÇÃO DO
PLANO E DA DIREÇÃO DE ESCORREGAMENTO.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM MONOCRISTAIS
TENSÃO CILHANTE CRÍTICA DECOMPOSTA – LEI DE 
SHIMIDT
EXISTE UM SISTEMA DE ESCORREGAMENTO MAIS FAVORÁVEL QUE
APRESENTA A TENSÃO CISALHANTE RESOLVIDA MÁXIMA:
PARA QUE O ESCOAMENTO TENHA INÍCIO A TENSÃO CISALHANTE
RESOLVIDA TEM QUE ATINGIR UM VALOR CRÍTICO:
O “LIMITE DE ESCOAMENTO” DE UM MONOCRISTAL É DADO POR:
A CONDIÇÃO MÍNIMA PARA QUE OCORRA O ESCOAMENTO :
ENTÃO, O LIMITE DE ESCOAMENTO, NESTAS CONDIÇÕES:
ESCOAMENTO EM MONOCRISTAIS
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS
LINHAS DE ESCORREGAMENTO(FONTE: REED-HILL)
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS
(As fotografi as do monocristal de zinco foram cedidas pelo Prof. Earl Parker da University of California em Berkeley.)
Monocristal de zinco deformado plasticamente, mostrando bandas de
escorregamento: (a) vista frontal do cristal, (b) vista lateral do cristal, (c) vista
lateral esquemática, indicando os planos basais de escorregamento no cristal
HC e (d ) indicação
dos planos basais de escorregamento na célula unitária HC.
(FONTE: SMITH)
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS (FONTE: SMITH)
LINHAS DE ESCORREGAMENTO EM AMOSTRA DE
COBRE POLICRISTALINO, POLIDA E DEFORMADA.
AO MENOS DOIS SISTEMAS DE
ESCORREGAMENTO QUE SE CRUZAM, PODEM
SER OBSERVADOS.
LINHAS DE ESCORREGAMENTO QUE 
SE CRUZAM.
DIFERENTES ORIENTAÇÕES EM 
CADA GRÃO. ATAQUE NITAL3%.
OLHANDO AO MICROSCÓPIO ÓPTICO COMUM: AUMENTO 200X-
GRÃOS EQUIAXIAIS ANTES DA DEFORMAÇÃO(a) E ALONGADOS 
APÓS A DEFORMAÇÃO (b) DE UM METAL POLICRISTALINO.
Site da AluMATTER
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS
•O ESCORREGAMENTO OCORRE INDIVIDUALMENTE EM CADA GRÃO;
•DIREÇÃO DE ESCORREGAMENTO VARIA PARA CADA GRÃO;
•PARA CADA GRÃO, A LINHA DE DISCORDÂNCIA DESLIZARÁ NO SISTEMA
DE ESCORREGAMENTO MAIS FAVORÁVEL;
•OS GRÃOS SE DEFORMAM COM O FATOR LIMITANTE DAS FRONTEIRAS
COM OUTROS GRÃOS;
•NORMALMENTE, OS CONTORNOS DE GRÃO PERMANECEM ÍNTEGROS;
•O LIMITE DE ESCOAMENTO É MAIOR QUE PARA OS MONOCRISTAIS:
RESTRIÇÕES GEOMÉTRICAS E INTERAÇÃO DAS LINHAS DE
DISCORDÂNCIAS COM OS CG.
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
PROPRIEDADES MECÂNICAS: NÍVEL 
MACROSCÓPICO
Ao = cross sectional 
area (when unloaded)
FF
• Cabo em tração simples
M
M Ao
2R
Fs
Ac
• Eixo solicitado em torção pura
EXEMPLO: DISPOSITIVO DE 
TELEFÉRICO
(Fonte:Callister)
RESISTÊNCIA MECÂNICA
CASO REAL:
• TRAÇÃO;
• CORROSÃO;
• FRAGILIZAÇÃO(T↓);
• VIBRAÇÃO;
• FADIGA.
T
T
T
T
T
CATENÁRIA
Jesuíta Italiano Vincenzo Riccati (1707 – 1775)
Prof.Dr. José Benedito Marcomini-LOM3050
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
REPRESENTAÇÃO DA RESISTÊNCIA DAS 
VÁRIAS CATEGORIAS DE MATERIAIS
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
FIM