Os passos de um ensaio de tração

Para colocar em prática os ensaios de tração, é necessário lembrar de duas características básicas. A primeira é que os testes de tração variam de acordo com o comportamento do material do corpo de prova. E a segunda já está diretamente ligada aos materiais dúcteis, aceitam tanto a deformação elástica quanto a plástica.

Na engenharia, a tensão é obtida ao dividir a força aplicada pela seção transversal inicial e a deformação é a razão entre o alongamento sofrido pelo corpo e o seu comprimento inicial. Por isso, a curva da tensão versus deformação tem o mesmo formato que a curva da carga versus alongamento (obtida diretamente na máquina de tração).

O traçado da curva é feito pelo registro das deformações na direção da tensão, para cada valor da tensão no processo de carregamento.

Observando e definindo os pontos da curva

Na transição do comportamento elástico para o plástico, geralmente ocorre um serrilhado na curva tensão-deformação, principalmente quando se trata de materiais recozidos. O serrilhado ocorre devido à interação entre átomos de soluto (no caso dos aços, C e N principalmente) e as discordâncias, ainda em pequeno número. Por isto existem várias medidas para o início do período plástico, ou seja, para o limite de escoamento.

As medidas mais comuns são o limite de escoamento verdadeiro (baseado em medidas de microdeformação, associado com a movimentação de algumas centenas de discordâncias), limite de escoamento proporcional, ou LP, (maior valor de tensão para o qual ainda é válida a Lei de Hooke), limite de escoamento convencional, ou LC, (tensão para que ocorra certa deformação facilmente mensurável), limite de resistência, ou LR, (valor máximo de tensão da curva, é a tensão para a qual se inicia a estricção do material) e limites de escoamento superior e inferior.

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Durante o escoamento, a deformação é essencialmente heterogênea, existem bandas de material deformado ao lado de bandas de material ainda não deformado. No limite de escoamento superior (LS), uma faixa discreta de metal deformado aparece em uma região de concentração de tensões, pelo efeito da carga de ensaio. Quando a tensão atinge um nível suficiente para vencer as barreiras que retém as discordâncias, ainda em pequeno número, define-se o LS. A tensão então cai até o limite de escoamento inferior (LI).

A faixa se propaga ao longo do corpo, causando alongamento durante o escoamento. Durante esta propagação, outras barreiras aprisionam as discordâncias, exigindo que a tensão novamente venha a subir e assim sucessivamente, gerando o serrilhado indicado na figura.

Em geral, várias bandas se formam em diversos pontos de concentração de tensões, sempre alinhadas a 45° com a direção de tração e são conhecidas por bandas de Lüders ou linhas de distensão. Cada oscilação da carga durante o escoamento corresponde à formação de uma banda. Assim, a deformação plástica no escoamento ocorre pela propagação de bandas de Lüders, que varrem regiões que ainda não escoaram, até que ocorra o escoamento de todo o corpo de prova. A quantidade de alongamento durante o escoamento depende da ductilidade e da microestrutura do metal.

Após o início da estricção, a tensão de engenharia começa a cair (devido à diminuição da seção resistente), até que é atingida a saturação plástica do metal e ocorre a ruptura, o que é denominado limite de ruptura. A deformação de engenharia correspondente é chamada alongamento total.

A tensão verdadeira e a deformação verdadeira não dependem dos valores iniciais da seção transversal e do comprimento do corpo de prova, mas sim dos correspondentes valores instantâneos. Com isso, é possível obter uma curva durante a deformação plástica sempre crescente, mesmo após a estricção, uma vez que para continuar a deformar o metal, a tensão verdadeira deve ser cada vez maior (devido ao encruamento do material), até ser atingida a saturação plástica do metal e ocorrer a ruptura.