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 (
–
) para dois tipos de aço (dúctil e frágil), identificando em cada diagrama:
- O ponto de escoamento (
), - O ponto de tensão máxima ou resistência última (
), - O ponto de ruptura (
), - 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 , horizontal deformação
.
– Pontos-chave:
• A: início do escoamento ( , escoamento superior)
• B: fim do patamar de escoamento ( , escoamento inferior)
• C: resistência última ( )
• D: tensão de ruptura ( )
– Eixos: vertical tensão
– Pontos-chave:
• A: início do escoamento (
• B: fim do patamar de escoamento (
• C: resistência última (
• D: tensão de ruptura (
– Regiões e microestrutura envolvida:
I. Região elástica (0–A):
• Comportamento linear (Lei de Hooke, ).
• Micro: distorção reversível da rede cristalina (ferrita e perlita).
I. Região elástica (0–A):
• Comportamento linear (Lei de Hooke,
• 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.
• 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.
• 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 , inicia‐se estricção localizada, tensão nominal cai até D.
• Micro: nucleação e crescimento de microporos em inclusões e descontinuidades; concentração de deformação.
• Após
• 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.
• Coalescência de microporos, formação de cavidades e dimple fracture.
• Micro: fratura transgranular com dutos de cavidade.
– Esquematicamente (forma qualitativa):
Passo 3
Diagrama de aço frágil
– Eixos: mesmo esquema –
.
– Só há região elástica até o ponto F de fratura, sem zona plástica significativa.
• O comportamento é quase linear até e então ocorre ruptura frágil por propagação rápida de trinca (transgranular), sem endurecimento perceptível.
– Eixos: mesmo esquema
– Só há região elástica até o ponto F de fratura, sem zona plástica significativa.
• O comportamento é quase linear até
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 (
), B (
), C (
) e D (
).
(b) Para aço frágil, curva aproximadamente linear até o ponto de ruptura F, sem zona plástica, fratura transgranular direta.