Desenhe o diagrama tensão-deformação do aço para material dúctil e frágil, identificando os pontos de tensões de escoamento, máxima e de ruptura, bem como todas as regiões do diagrama onde ocorrem as mudanças de regime (microestrutura do material).

Passo 1

O enunciado pede que tracemos os diagramas tensão–deformação ( \sigma \epsilon) para dois tipos de aço (dúctil e frágil), identificando em cada diagrama:
  1. O ponto de escoamento ( \sigma_e),
  2. O ponto de tensão máxima ou resistência última ( \sigma_{\max}),
  3. O ponto de ruptura ( \sigma_R),
  4. Todas as regiões onde mudam os regimes de comportamento mecânico, comentando a microestrutura envolvida em cada uma.

Passo 2

Diagrama de aço dúctil
– Eixos: vertical tensão \sigma, horizontal deformação \epsilon.
– Pontos-chave:
• A: início do escoamento ( \sigma_{e,\text{sup}}, escoamento superior)
• B: fim do patamar de escoamento ( \sigma_{e,\text{inf}}, escoamento inferior)
• C: resistência última ( \sigma_{\max})
• D: tensão de ruptura ( \sigma_R)
– Regiões e microestrutura envolvida:
I. Região elástica (0–A):
• Comportamento linear (Lei de Hooke, \sigma=E\,\epsilon).
• Micro: distorção reversível da rede cristalina (ferrita e perlita).
II. Região de escoamento (A–B):
• Patamar com ligeira queda de tensão.
• Micro: deslizamento maciço de discordâncias; propagação de bandas de Lüders, rompimento de atmosferas de Cottrell.
III. Endurecimento por deformação (B–C):
• Tensão sobe de B até C (aço “work-hardening”).
• Micro: geração e entrelaçamento crescente de discordâncias, impedindo novo movimento fácil.
IV. Estricção ou necking (após C):
• Após \sigma_{\max}, inicia‐se estricção localizada, tensão nominal cai até D.
• Micro: nucleação e crescimento de microporos em inclusões e descontinuidades; concentração de deformação.
V. Fratura dúctil (ponto D):
• Coalescência de microporos, formação de cavidades e dimple fracture.
• Micro: fratura transgranular com dutos de cavidade.
– Esquematicamente (forma qualitativa):
\begin{array}{r@{}c@{}l} \epsilon\!\!&\longrightarrow&\text{deformação}\\\ \;\sigma&\nearrow\quad&\text{I: elástico}\\\ \;\quad&\searrow\quad&\text{II: escoamento A→B}\\\ \;\sigma&\nearrow\quad&\text{III: endurecimento B→C}\\\ \;\quad&\searrow\quad&\text{IV: necking}\\\ \;\quad&\searrow\quad&\text{V: fratura D} \end{array}çãá

Passo 3

Diagrama de aço frágil
– Eixos: mesmo esquema \sigma \epsilon.
– Só há região elástica até o ponto F de fratura, sem zona plástica significativa.
• O comportamento é quase linear até \sigma_f e então ocorre ruptura frágil por propagação rápida de trinca (transgranular), sem endurecimento perceptível.

Resposta

Os dois diagramas de tensão–deformação são:
(a) Para aço dúctil, curva com cinco regiões (I elástico, II escoamento, III endurecimento, IV estricção, V fratura), identificando os pontos A ( \sigma_{e,\text{sup}}), B ( \sigma_{e,\text{inf}}), C ( \sigma_{\max}) e D ( \sigma_R).
(b) Para aço frágil, curva aproximadamente linear até o ponto de ruptura F, sem zona plástica, fratura transgranular direta.

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