Outras Propriedades obtidas no Ensaio de Tração

• Resiliência
• Ductilidade
• Tenacidade
• Efeito da Taxa de Deformação

Resiliência

É a capacidade do metal absorver energia quando deformado elasticamente e liberá-la quando descarregado.

onde:

• s₀ = limite de escoamento;
• E = módulo de elasticidade ou de Young.
• w = módulo de resiliência.

A Eq. (5') mostra que materiais que devem suportar altas cargas sem sofrerem deformação plástica (por exemplo: molas) devem ter alto limite de escoamento e baixo módulo de elasticidade.

Ductilidade:

É uma propriedade qualitativa que mede a capacidade do material ser deformado plasticamente sem que ocorra a ruptura ou a estricção localizada. As medidas convencionais da ductilidade são:

a) alongamento total : é a deformação de engenharia na fratura:

A medida do alongamento é função do comprimento inicial usado como base de medida e este deve ser especificado em um relatório. Por exemplo, a_50> significa a medida do alongamento de um CP cuja base de medida foi de 50 mm.

b) redução de área na fratura: definido como sendo:

Visto que o volume permanece constante durante a deformação plástica, tem-se:

Logo, esta grandeza também depende do comprimento da base de medida tal como a Eq.(6').

c) Coeficiente de encruamento: a equação de Hollomon indica que o coeficiente n é também uma medida da ductilidade, uma vez que ele indica a deformação verdadeira para a qual inicia-se a estricção do metal. Assim, vejamos algumas de suas características: é adimensional e independe do tamanho inicial do CP analisado; é função da microestrutura, sendo sensível ao tamanho de grão da matriz e da quantidade de impurezas contidas na mesma. Sua dependência em relação ao tamanho de grão da matriz (d), para aços baixo C, é dada por (com d em mm):

Às vezes, há a necessidade de determinar-se mais que um valor de n para um mesmo material. É que ele pode obedecer a uma certa equação do tipo Hollomon em determinado trecho da curva s x e e, em outro trecho desta curva pode ser que outra equação do tipo Hollomon se adapte melhor. Isto é bastante comum no caso dos aços.

Tenacidade

É a capacidade do material absorver energia na região plástica. É medida pela área sob a curva ,s x e. Outra forma usual de avaliá-la é através do ensaio de Impacto.

Efeito da Taxa de Deformação

A taxa ou velocidade de deformação exerce três efeitos principais na conformação:

1. A tensão de escoamento do metal aumenta com a taxa de deformação;
2. A temperatura do material aumenta devido ao aquecimento adiabático;
3. Existe melhor lubrificação na interface metal - ferramenta, desde que o filme do lubrificante possa ser mantido.

Por definição, a taxa de deformação 'e é dada por:

Considerando a Eq. (6), vem:

onde: v é a velocidade do travessão da máquina de tração. Essa equação indica que para uma velocidade constante do travessão a taxa de deformação verdadeira decresce proporcionalmente ao aumento do comprimento do corpo de prova.

A taxa de deformação verdadeira está relacionada com a convencional através de:

Experimentalmente, encontra-se a seguinte expressão:

onde: m = coeficiente de sensibilidade à taxa de deformação.

O expoente m pode ser obtido da inclinação do gráfico de log s X loge . Entretanto, uma maneira mais precisa é através de ensaios com taxa de deformação variável no qual m é determinado por medidas de mudança da tensão de escoamento induzida por uma mudança de com e e T constantes.

A sensibilidade a taxa de deformação dos metais é bem baixa (< 0,1) à temperatura ambiente, mas m aumenta com a temperatura, especialmente para temperaturas acima da metade do ponto absoluto de fusão. A sensibilidade à taxa de deformação é um bom indicador das mudanças do comportamento da deformação e as medidas de m fornecem um elo de ligação entre os conceitos de discordâncias na deformação plástica e as medidas macroscópicas feitas num ensaio de tração.

Existe um grupo de ligas denominadas materiais superplásticos, que possuem valores de m próximos de 1,0. São denominados materiais superplásticos, uma vez que suportam deformações de até 1000%. Nestes materiais, quando se inicia a estricção, aumenta na região do empescoçamento, o que implica que esta região se torna mais resistente (Eq. 13'), levando à uma estricção difusa. Para a obtenção de materiais superplásticos, faz-se necessário que haja uma fina granulometria e que esta permaneça fina mesmo com a elevação da temperatura.

Obviamente, materiais comuns que se destinam a operações de estampagem como aços baixo C têm baixos valores de m e não são superplásticos. Contudo, a estricção difusa destes materiais é altamente influenciada pelo valor de m , uma vez que o mecanismo para ocorrer esta estricção é o mesmo que nos materiais superplásticos.

A tabela abaixo mostra valores típicos de velocidades de deformação para diferentes operações de ensaios e conformação. É importante observar que a velocidade de conformação da maioria dos equipamentos comerciais é apreciavelmente mais rápida do que a velocidade de deformação utilizada no ensaio de tração padronizado. Contudo, não chega a ser elevada o suficiente para tornar importante os efeitos de ondas de tensão.

Valores Típicos de Velocidades de Deformação