Introdução
A curva tensão-deformação é uma descrição gráfica do comportamento de deformação de um material sob carga de tração uniaxial. A curva é obtida no chamado ensaio de tração.
O ensaio consiste em carregar um corpo de prova, submetendo-o a uma carga de tração que aumenta gradativamente. Os valores de carga e deslocamento são medidos continuamente ao longo do ensaio e traçada a curva de comportamento. As máquinas e equipamentos convencionais utilizados no ensaio de tração podem ser combinadas com equipamentos auxiliares que geram a curva de comportamento, tomando os valores de engenharia tanto para a tensão como para a deformação.
Pode-se dizer que para materiais metálicos existem dois formatos típicos de curvas: as curvas para os metais dúcteis e as curvas para os metais frágeis.
Em termos genéricos pode-se dizer que:
- Um material dúctil é aquele que pode ser alongado, flexionado ou torcido, sem se romper. Ele admite deformação plástica permanente, após a deformação elástica. A deformação plástica em geral é acompanhada de encruamento, que será explicado adiante. Na curva tensão deformação destes materiais, a região plástica é identificável O ponto de escoamento determina a transição entre as fases elástica e plástica (com ou sem patamar na curva).
- Um material frágil rompe-se facilmente, ainda na fase elástica. Para estes materiais o domínio plástico é praticamente inexistente, indicando sua pouca capacidade de absorver deformações permanentes. Na curva tensão deformação, a ruptura se situa na fase elástica ou imediatamente ao fim desta, não havendo fase plástica identificável.
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Em: a) vê-se um material dúctil típico,como um aço de baixo carbono recozido. Entre os materiais dúcteis existem aqueles que não mostram claramente o patamar de escoamento, como em b). As figuras c) e d) mostram possíveis curvas de comportamento para materiais frágeis. No caso c) aparece um comportamento não linear em baixos níveis de tensão, que é característica dos ferros fundidos. Já em d) o comportamento é elástico e linear até próximo da ruptura,característica de materiais cerâmicos e ligas fundidas de elevada dureza.
OBSERVAÇÃO: a classificação de materiais dúcteis e frágeis não é rígida, pois um material pode mudar suas características de comportamento, por influência de vários fatores como por exemplo, a temperatura de trabalho. Altas temperaturas tendem a promover o comportamento dúctil. Baixas temperaturas tendem a promover o comportamento frágil. Então um material de comportamento frágil em temperatura ambiente poderá se tornar dúctil em altas temperaturas, ou um material dúctil se tornar frágil em baixas temperaturas.
Os parâmetros de comportamento do material do corpo de prova são as tensões e deformações típicas de cada fase do teste de traçao, como especificado a seguir. As tensões obtidas no teste de tração são dados importantes tanto para o projeto de componentes e estruturas que trabalharão na fase elástica como para os que trabalharão na fase plástica.
O Ensaio de Tração
Em termos gerais o teste de tração tem uma só conduta de procedimentos. Basicamente um corpo de prova é submetido a uma carga de tração crescente até atingir a ruptura. As medições feitas ao longo do teste é que diferem , de acordo com o tipo de comportamento do material. Assim, para materiais frágeis, os parâmetros da zona elástica e a tensão de ruptura são identificados no teste. Para os materiais dúcteis, é necessário identificar outros parâmetros, como as tensões durante a fase não linear de deformações , as tensões durante o escoamento e a tensão máxima antes da ruptura.
Devido à sua simplicidade e ao grande número de informações que pode ser obtido do ensaio de tração uniaxial dos metais, este ensaio é amplamente utilizado e existem muitas normas técnicas que o regulamentam. O traçado da curva é feito pelo registro das deformações na direção da tensão, para cada valor da tensão no processo de carregamento. Obtém-se assim a curva tensão x deformação.
Dividiu-se a descrição do teste de tração, de acordo com o comportamento do material em:
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