CTM - Ciência e Tecnologia dos Materiais

CTM - Ciência e Tecnologia dos Materiais

1. Mecanismo de Endurecimento Via Deformação

   • Encruamento
     • Mecanismo pelo qual se eleva a resistência de um material pela deformação.
   • Recozimento
     • Tratamento térmico empregado para aumentar a ductilidade dos materiais metálicos. Usado para eliminar, parcial ou totalmente, os efeitos do trabalho a frio.
     • Recuperação
       • Na recuperação, o aquecimento faz as discordâncias se moverem e formarem uma estrutura de subgrãos poligonizados. A densidade das discordâncias e as propriedades permanecem inalteradas, mas as tensões residuais são removidas.
     • Recristalização
       • Na recristalização, o aquecimento de um material previamente deformado a frio forma novos grãos nos contornos da estrutura poligonizada.  redução do número de discordâncias   diminuição da resistência e aumentando a ductilidade.
     • Crescimento de Grãos
       • O crescimento de grãos ocorre em temperaturas ainda mais altas de recozimento e faz os grãos começam a crescer, com os maiores consumindo os menores.
   • Trabalho a Frio
     • É uma maneira efetiva de dar forma a materiais metálicos, enquanto aumenta a resistência mecânica.
   • Escorregamento
     • Processo pelo qual uma deformação plástica é produzida pelo movimento de uma discordância.
   • Resistência
     • É a capacidade do material de resistir a uma força a ele aplicada.
   • Tenacidade
     • É a capacidade de um material absorver energia e deformar permanentemente (plasticamente) sem fraturar.
   • Conformação Mecânica
     • Com o tratamento térmico de recozimento, pode-se aumentar a deformação plástica total fazendo ciclos de trabalho a frio e recozimento até que as dimensões desejadas sejam alcançadas.
   • Exposição a Altas Temperaturas
     • Um material trabalhado a frio não é adequado para exposição a altas temperaturas. A recristalização causa intensa diminuição da resistência, que pode continuar a diminuir com o crescimento dos grãos.
   • Deformação por Maclação
     • Além de ocorrer por escorregamento, a deformação plástica em alguns materiais metálicos pode ocorrer também pela formação de maclas de deformação, ou maclação.
   • Trabalho a Quente
     • Deformação plástica acima da temperatura de recristalização.
   • Processo de Soldagem
     • Em metais trabalhados a frio unidos por soldagem, a zona termicamente afetada (ZTA) pode ter propriedades mecânicas significativamente menores. Os processos de soldagem são, portanto, projetados para proporcionar aquecimento e resfriamento rápidos para minimizar a recristalização e o crescimento do grão.
   • Ductibilidade
     • É uma medida do grau de deformação plástica que foi suportado até a da fratura.
   • Deformação Plástica
     • A deformação plástica macroscópica corresponde simplesmente a uma deformação permanente resultante do movimento das discordâncias, ou escorregamento, em resposta à aplicação de uma tensão de cisalhamento.
   • Deformação Elástica
     • Na deformação elástica, a mudança de forma é resultado do estiramento das ligações atômicas, também por uma tensão mecânica, mas sem causar o movimento de discordâncias.
   • Macla
     • Uma força de cisalhamento pode produzir deslocamentos atômicos tais, que em um dos lados de um plano (o contorno da macla) os átomos estejam localizados em posições de imagem de espelho em relação aos átomos no outro lado do plano.

2. Mecanismo de Endurecimento Via Solidificação

   • Processamento Secundário
     • Para a obtenção de formas mais úteis, como chapas, arames ou barras.
   • Processamento Primário
     • Para produzir placas e lingotes metálicos
   • Nucleação
     • Se refere à formação dos primeiros nanocristais a partir do material fundido.  Fenômeno associado às transformações de fases no estado sólido
     • Homogênea
       • Ocorre quando o super-resfriamento se torna grande o suficiente para permitir a formação de núcleos estáveis no seio da fase líquida.
     • Heterogênea
       • É o caminho mais comum. Exige um super- resfriamento menor e ocorre sobre superfícies preexistentes como impurezas.
     • Taxa de Nucleação
       • É o número de núcleos formados por unidade de tempo e depende da temperatura. 
     • Força Motriz
       • É a variação de energia livre por unidade de volume
   • Modo de Crescimentos dos Núcleos
     • Depende de como o calor é removido do material que está se solidificando.
     • Calor Específico
       • É o calor necessário para alterar em um grau a temperatura de uma unidade de massa do material.
     • Calor Latente de Fusão
       • É o calor necessário para fundir um sólido.
     • Crescimento Planar
       • A solidificação por crescimento planar ocorre pelo movimento de toda a frente de solidificação em direção ao líquido.
     • Crescimento Dendrítico
       • Quando o líquido não foi inoculado e, portanto, sua taxa de nucleação é baixa, ele precisa ser super-resfriado antes da formação do sólido.  Uma pequena protuberância sólida chamada dendrita se forma na interface incentivada a crescer, uma vez que o líquido à frente está super-resfriado.
     • Taxa de Cresimento
       • A taxa de crescimento do sólido depende da taxa de resfriamento.
   • Macroestruturas (Estruturas do Lingote)
     • Um material fundido é o formato final de um metal derretido que foi resfriado em um molde.  Algumas vezes, o molde produz formas simples chamadas de lingotes.
     • Zona Coquilhada
       • Uma faixa estreita de grãos orientados aleatoriamente na superfície do material fundido.  O metal junto à parede do molde é a primeira região a resfriar até a temperatura de solidificação.
     • Zona Colunar
       • Contém grãos alongados orientados em dada direção cristalográfica porque os grãos crescem com maior rapidez em determinadas direções cristalográficas.  Em geral, os grãos da zona colunar crescem perpendicularmente à parede do molde e resultam em propriedades anisotrópicas na região colunar.  A formação da zona colunar é mais influenciada pelo fenômeno do crescimento do que pela nucleação.
     • Zona Equiaxial
       • O sólido pode continuar a crescer de forma colunar até que a solidificação esteja completa.  No entanto, frequentemente forma-se uma zona equiaxial no centro do material fundido.  Essa zona contém grãos arredondados e orientados de modo aleatório, que resultam em propriedades isotrópicas.  A formação da zona equiaxial é um processo controlado pela nucleação.
   • Solubilidade Ilimitada
     • Algumas combinações de materiais formam somente uma fase quando misturadas, não importa a razão entre cada espécie.
   • Solubilidade Limitada
     • Em sistemas de solubilidade limitada, uma espécie pode formar uma solução de fase única com outra quando estiver abaixo de uma determinada quantidade. Todo excedente adicionado depois disso se precipitará como uma segunda fase, por exemplo, sal na água. Não é preciso solubilidade de 100% do sólido para formar soluções sólidas
   • Sistemas Poliméricos
     • Semelhante ao conceito da formação de soluções sólidas em metais e cerâmicas, podemos misturar vários polímeros solúveis. O resultado são os chamados copolímeros, que têm as propriedades médias de diferentes monômeros.
   • Endurecimento por solução sólida
     • Ocorre devido a um aumento na resistência ao movimento das discordâncias. 
   • Solidificação
     • É considerada uma das mais importantes bases para os processos de fabricação.
   • Segregação em Não-Equilíbrio
     • Em geral, estruturas em não equilíbrio são produzidas durante o resfriamento rápido de ligas porque a difusão é mais lenta. A composição não uniforme produzida pela solidificação em não equilíbrio é conhecida como segregação.

3. Ligações Químicas

   • Engenharia dos Materiais
     • Projeto, desenvolvimento e/ou aperfeiçoamento de técnicas de processamento de materiais (= técnicas de fabricação de materiais), com base nas relações entre composição/estrutura e propriedades, visando um desempenho desejado.   
     • Polímeros
       • Compostos orgânicos, em geral, produzidos por processo de polimerização e que têm sua química baseada no carbono, no hidrogênio e em outros elementos não metálicos (por exemplo, O, N e Si). Bons isolantes térmicos e elétricos;  Baixa resistência;  Boa razão resistência-peso; Resistência a produtos químicos corrosivos;  Dúcteis e flexíveis;
       • Termofixos
         • Cadeias moleculares com ligações cruzadas.  Resistentes e frágeis.
       • Termoplásticos
         • As longas cadeias moleculares não estão rigidamente conectadas.  Boa ductilidade;Conformabilidade.
     • Semicondutores
       • Possuem propriedades elétricas que são intermediárias entre aquelas exibidas pelos condutores elétricos (por exemplo, os metais e as ligas metálicas) e os isolantes (por exemplo, as cerâmicas e os polímeros)
     • Vidros e Vitrocerâmicas
       • Vidro: material amorfo, geralmente obtido de um líquido fundido. Vitrocerâmicas: a formação de vidros seguida da formação de pequenos cristais no seu interior, por meio de tratamento térmico especial. Ex.: Zerodur®
     • Metais e Ligas
       • Metais são formados por um ou mais elementos metálicos (Fe, Al, Ti, ...) e, com frequência, também por elementos não metálicos (O, C, ...) em pequenas quantidades. Uma liga é um metal que contém a adição de um (ou mais) metais (ou não metais). Elas melhoram uma propriedade específica desejada ou melhor combinação de propriedades.  Boa condutividade térmica e elétrica; Resistência mecânica relativamente elevada; Alta rigidez; Ductilidade;Conformabilidade; Resistência a choques mecânicos.
     • Materiais Compósitos
       • Um compósito é composto por dois (ou mais) materiais individuais, Busca-se atingir uma combinação de propriedades que não é exibida por nenhum material isolado e, também, incorporar as melhores características de cada um dos materiais que o compõem.
     • Cerâmicas
       • São materiais cristalinos inorgânicos. Compostos formados entre elementos metálicos e não metálicos. Ex.: óxidos, nitretos, carbetos. Resistentes; Rígidas; Frágeis;  Alta resistência à compressão;  Resistência a altas temperaturas;  Resistência a ambientes severos.
     • Classificação dos Materiais
       • Os materiais podem ser classificados com base na estrutura, vista em várias escalas.
       • Monocristalino
         • Materiais cristalinos compostos por um único cristal.
       • Policristalinos
         • Materiais cristalinos compostos por vários cristais ou grãos.
       • Cristalino
         • Átomos dispostos de forma periódica.
   • Estrutura do átomo
     • Examina a estrutura do núcleo (que consiste em prótons e nêutrons) e dos elétrons ao redor do núcleo.  
     • Modelos Atômicos
       • Uso de mecânica-quântica para compreender o comportamento dos elétrons nos átomos e nos sólidos cristalinos
       • Bohr
         • Elétrons giram em torno do núcleo em órbitas discretas e definidas, como planetas em torno de uma estrela; A posição de cada elétron em particular é mais ou menos bem definida em termos do seu orbital; As energias dos elétrons são quantizadas;  
       • Louis de Broglie
         • Dualidade partícula-onda para o elétron Modelo propõe que partículas muito pequenas também apresentam comprimento de onda que é proporcional à sua massa e sua velocidade.   Ondas e elétrons apresentam comportamentos semelhantes, como a difração em redes.   
       • Werner Heisenberg
         • Princípio da incerteza: Os elétrons não descrevem órbitas e sim em regiões do espaço onde podem ser encontrados com maior probabilidade. 
       • Modelo Mecânico - Ondulatório
         • O elétron é visto com características tanto de uma onda como de uma partícula; A posição do elétron é analisada como a probabilidade de um elétron estar em vários locais ao redor do núcleo.  Descrita por uma distribuição de probabilidades, ou uma nuvem eletrônica.
     • Números Quânticos
       • Cada elétron em um átomo é caracterizado por quatro parâmetros usando a Mecânica Ondulatória.
       • Spin (Ms)
         • Reflete os dois possíveis valores de “spin” de um elétron. ms = ½ ou –½  
       • Magnético (M)
         • Ml = 2l + 1
       • Secundário (I)
         • Define a subcamada (s, p, d ou f) l = 0, 1, 2, ..., n – 1   
       • Principal (n)
         • Define as camadas n = 1, 2, 3, ... (ou K, L, M, N, O, ...)
       • Princípio de Exclusão de Pauli
         • Cada estado eletrônico pode comportar um número máximo de dois elétrons, os quais devem possuir spins opostos. As subcamadas podem acomodar um número total de:  s= 2, p= 6, d= 10 e f=14 elétrons.  
     • Tabela Periódica
       • Contém informações valiosas sobre os elementos e pode ajudar a identificar tendências do raio atômico, do ponto de fusão, da reatividade química e de outras propriedades.
     • Ligações Atômicas
       • Forças interatômicas que unem os átomos uns aos outros.   
       • Iônica
         • Ocorre entre elementos metálicos que tendem a perder elétrons (cátions) e não-metálicos que tendem a ganhar elétrons (ânions).   Encontrada sempre nos compostos cuja composição envolve tanto elementos metálicos quanto não metálicos. Envolve elementos localizados nas extremidades horizontais da tabela.Envolve transferência de elétrons de um átomo para outro;  
       • Covalente
         •  Encontradas em materiais   cujos átomos têm pequenas  diferenças em eletronegatividade. Localizados próximos um do outro na tabela periódica.     Configuração estável devido ao compartilhamento de elétrons entre átomos.  
       • Metálica
         • Formada por íons positivos e elétrons livres de valência que formam uma “nuvem eletrônica” que circula livremente entre os íons positivos. Ocorre entre elementos metálicos que tendem a perder elétrons (cátions) e não-metálicos que tendem a ganhar elétrons (ânions).  
       • Forças de Van der Waals
         • As forças de ligação secundárias surgem a partir de dipolos atômicos ou moleculares. Existem entre praticamente todos os átomos ou moléculas, mas sua presença pode ficar obscurecida se ligações primárias estiverem presentes
     • Número Atômico (Z)
       • É o número prótons dentro do núcleo.
     • Massa Atômica (A)
       • Soma das massas dos prótons e dos nêutrons no interior do núcleo. A=Z+N
   • Ciência dos Materiais
     • Investigação das relações entre as estruturas e as propriedades dos materiais.
     • Composição
       • A construção química de um material.   
     • Estrutura
       • A descrição detalhada do arranjo de átomos.   
     • Síntese
       • O modo como os materiais são preparados.
     • Processamento
       • O modo como os materiais são transformados em componentes úteis. Conjunto de técnicas para obtenção de materiais com formas e propriedades específicas.
     • Desempenho
       • Resposta do material a um estímulo externo, presente nas condições reais de utilização.
     • Propriedades
       •  Propriedade é uma característica de um dado material; Tipo e intensidade da resposta a um estímulo específico que lhe é imposto.
       • Térmica
       • Elétrica
       • Mecânica
       • Óptica
       • Magnética
       • Deterioração

4. Difusão nos Sólidos

   • Difusão
     • É o fenômeno de transporte de matéria por movimento atômico.
     • Por Lacunas
       • Envolve a troca de um átomo de uma posição normal da rede para uma posição adjacente vaga ou lacuna na rede cristalina.
     • Intersticial
       • Envolve átomos que migram de uma posição intersticial para uma posição vizinha que esteja vazia.
   • Interdifusão
     • Processo no qual os átomos de um metal se difundem para o interior de outro metal.
   • Autodifusão
     • Todos os átomos que estão mudando de posição são do mesmo tipo.
   • Primeira Lei de Fick
     • É necessário saber o quão rápido ocorre a difusão. A lei de Fick pode ser aplicada à difusão dos átomos de um gás por meio de uma placa metálica delgada para a qual as concentrações (ou pressões) do componente em difusão em ambas as superfícies da placa são mantidas constantes.
     • Fluxo Difusional
       • Massa (ou, de forma equivalente, o número de átomos) M que se difunde através e perpendicularmente a uma seção transversal de área unitária do sólido, por unidade de tempo.
   • Segunda Lei de Fick
     • Difusão em regime não-estacionário: o fluxo difusional e o gradiente de concentração em um ponto específico no interior de um sólido variam com o tempo.
   • Fatores de Influência
     • Espécie em difusão
       • Indicativo da taxa na qual os átomos se difundem;  Influenciado pela espécie em difusão e pelo material hospedeiro.
     • Temperatura
       • A temperatura tem uma influência profunda sobre os coeficientes e as taxas de difusão.

5. Imperfeições nos Sólidos

   • Defeito
     • Imperfeição no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal.
     • Pontuais
       • Defeitos associados com uma ou duas posições atômicas lacunas e átomos intersticiais. Criadas pelo movimento dos átomos ou íons, quando há aumento de energia decorrente de aquecimento, durante o processamento do material ou em virtude da introdução, intencional ou não, de impurezas.
       • Lacunas
         • Sítio vago na rede cristalina que normalmente deveria estar ocupado, mas no qual está faltando um átomo. O número de lacunas em equilíbrio Nl para uma dada quantidade de material (geralmente por metro cúbico) depende da temperatura.
       • Intersticiais
         • É um átomo do cristal que se encontra comprimido em um sítio intersticial, que é um pequeno espaço vazio que sob circunstâncias normais não estaria ocupado.
       • Soluções Sólidas
         • Uma solução sólida se forma quando, na medida em que os átomos de soluto são adicionados ao material hospedeiro, a estrutura cristalina é mantida e nenhuma estrutura nova é formada.
       • Frenkel e Schottky
         • Defeito de Frenkel: É um par lacuna-interstício que se forma quando um íon salta de um ponto normal da rede para um espaço intersticial, deixando uma lacuna em seu lugar. Defeitos de Schottky: É exclusivo de materiais iônicos.  Para preservar a neutralidade elétrica em materiais iônicos, para quaisquer lacunas, um número estequiométrico de cátions e ânions deve ser removido da rede.  Átomos de impureza podem formar soluções sólidas em materiais cerâmicos (substitucional e intersticial) da mesma forma que nos metais.
       • Impurezas
         • São elementos ou compostos químicos que se originam de matérias-primas ou do processamento.
       • Dopantes
         • São elementos ou compostos adicionados deliberadamente em concentrações conhecidas e em locais específicos da estrutura para obter um efeito benéfico nas propriedades ou no processamento.
     • Defeitos Lineares
       • Defeitos unidimensionais.
       • Discordâncias
         • Defeito linear em torno do qual alguns átomos estão desalinhados.
         • Tensão
           • Força por área unitária.
           • Normal
             • A força é aplicada perpendicular à área de interesse.
           • Cisalhamento
             • A força age em uma direção paralela à área de interesse.
           • Lei de Schmid
             • calcula a tensão de cisalhamento efetiva na direção do escorregamento.
           • Plano de Escorregamento
             • Plano que contém tanto a linha de discordância quando o vetor de Burgers.
         • Espiral
           • Move-se em resposta à aplicação de uma tensão de cisalhamento em uma direção perpendicular à sua linha. É consequência da tensão de cisalhamento.
           • Distorção
             • Região superior do cristal desloca-se uma distância atômica para a direita
         • Aresta
           • Move-se em resposta à aplicação de uma tensão de cisalhamento em uma direção perpendicular à sua linha.
         • Escorregamento
           • Processo pelo qual uma deformação plástica é produzida pelo movimento de uma discordância.
         • Mista
           • Ocorre as duas discordâncias (aresta e espiral) e há influência entre elas.
     • Interfaciais
       • Fronteiras entre duas regiões com diferentes estruturas cristalinas ou diferentes orientações cristalográficas (2D).
       • Defeitos Cristalinos
         • Contorno de Grão
           • Corresponde a região que separa dois ou mais cristais de orientação diferente, condição encontrada nos policristalinos.
         • Contorno de Fase
           • Em materiais multifásicos
         • Superfícies Externas
           • Interface na qual o cristal termina abruptamente.
         • Contornos de Macla
           • Tipo de contorno de grão em que há simetria da rede cristalina.
     • Importância
       • Endurecimento por deformação
         • É um mecanismo pelo qual se eleva a resistência de um material pela deformação e também é chamado de encruamento. Os efeitos do encruamento podem ser revertidos por um tratamento térmico chamado recozimento, que reduz a densidade das discordâncias e aumenta a ductilidade do material.
       • Endurecimento por solução sólida
         • Ocorre quando átomos ou íons de um elemento químico ou composto são completamente solubilizados pela estrutura cristalina da matriz.
       • Endurecimento por solução sólida
         • Ocorre quando átomos ou íons de um elemento químico ou composto são completamente solubilizados pela estrutura cristalina da matriz.
       • Endurecimento por refino de grão
         • Ocorre quando se aumenta o número de grãos, o que equivale a reduzir o tamanho dos grãos. Existem mais dois mecanismos para aumentar a resistência de metais e ligas: endurecimento de segunda fase e endurecimento por precipitação.

6. Falhas em Metais

   • Fratura
     • Separação de um corpo em duas ou mais partes em resposta à imposição de uma tensão estática (isto é, uma tensão constante ou que varia lentamente ao longo do tempo) e em temperaturas que são baixas em relação à temperatura de fusão do material.
     • Dúctil
       • Caracterizada por extensa deformação plástica na vizinhança de uma trinca que está avançando; • O processo prossegue de maneira relativamente lenta conforme aumenta o comprimento da trinca;  • Normalmente haverá evidência de deformação generalizada apreciável nas superfícies da fratura.
     • Frágil
       • As trincas podem se espalhar de maneira extremamente rápida, acompanhadas de muito pouca deformação plástica;  • A propagação da trinca, uma vez iniciada, continuará espontaneamente, sem haver aumento na magnitude da tensão aplicada.
     • Defeito
       • Imperfeição
     • Trinca
       • Deformação no entorno do material.
     • Tenacidade a Fratura
       • Propriedade que mede a resistência de um material a uma fratura frágil quando uma trinca está presente.
     • Ensaio de Impacto
       • Avalia a fragilidade de um material sob condições de alta taxa de deformação
     • Temperatura de Transição Frágil-Dúctil
       • É aquela em que o modo de fratura de um material modifica de fratura dúctil para fratura frágil.
   • Fadiga
     • É uma forma de falha que ocorre em estruturas submetidas a tensões dinâmicas e variáveis (por exemplo, pontes, aeronaves e componentes de máquinas).
     • Tensão Cíclica
       • Esforços alternados que levam à fadiga
       • Axial
       • Flexão
       • Torção
       • Alternada
         • Amplitude simétrica em relação a um nível médio de tensão igual a zero.
       • Repetida
         • Valores mínimos e máximos assimétricos em relação ao nível de tensão zero.
       • Aleatória
         • Nível de tensão pode variar aleatoriamente em relação a amplitude e frequência.
       • Curva S-N
         • A curva de tensão - número de ciclos (curva S-N), ou curva de Wӧhler é o método mais rápido para apresentação dos resultados dos ensaios de fadiga.
     • Resistência a Fadiga
       • Nível de tensão no qual a falha ocorrerá para um número de ciclos específico.
     • Limite de Resistência a Fadiga
       • “patamar”
     • Vida em Fadiga
       • nº de ciclos necessários para causar falha sob um nível de tensão específico.
       • Fatores de Alteração
         • O comportamento em fadiga de materiais de engenharia é altamente sensível a diversas variáveis. Alguns desses fatores incluem o nível médio de tensão, o projeto geométrico, efeitos de superfície e variáveis metalúrgicas, assim como o ambiente.
         • Tensão Média
           • De modo geral, o aumento no nível da tensão média leva a uma diminuição da vida em fadiga.
         • Tratamento de Superfície
           • Durante as operações de usinagem, pequenos riscos e sulcos são invariavelmente introduzidos na superfície da peça de trabalho pela ação da ferramenta de corte. Essas marcas superficiais podem limitar a vida em fadiga. Foi observado que uma melhoria no acabamento da superfície por polimento aumenta significativamente a vida em fadiga.
         • Efeitos do Ambiente - Fadiga Térmica
           • É induzida normalmente em temperaturas elevadas, por causa de tensões térmicas variáveis. Não precisam estar presentes tensões mecânicas devidas a uma fonte externa.
     • Curvas de Probabilidade
       • Minimiza a dispersão dos dados; Dados tratados estatisticamente; O valor de P associado a cada curva representa a probabilidade de falha.
     • Processo de Falha
       • Iniciação da Trinca
         • Na qual uma pequena trinca se forma em determinado ponto com alta concentração de tensões;
       • Propagação da Trinca
         • Durante a qual essa trinca avança em incrementos com cada ciclo de tensão;
       • Falha Final
         • Ocorre muito rapidamente, uma vez que a trinca que está avançando tenha atingido um tamanho crítico.
     • Ruprtura do Material
       • Material e composição química
       • Condições do ensaio
       • Dimensões
       • Concentração de tensões
       • Superfície do CP
   • Fluência
     • Deformação de materiais quando colocados em serviço sob condições de temperaturas elevadas e expostos a tensões mecânicas estáticas.
     • Fluência primária (transiente)
       • Caracterizada por uma taxa de fluência continuamente decrescente, isto é, a inclinação da curva diminui ao longo do tempo.
     • Fluência secundária (estacionária)
       • A taxa é constante; isto é, a curva no gráfico se torna linear.  Frequentemente, esse é o estágio de fluência que apresenta maior duração.  Essa inclinação (taxa de fluência mínima) é o parâmetro levado em consideração em aplicações de longo prazo. Ex.: Em componente de uma usina de energia nuclear - operar várias décadas e para o qual uma falha ou uma deformação muito grande não podem ser consideradas
     • Fluência terciária
       • Existe uma aceleração da taxa e, por fim, ocorre a falha.  Essa falha é denominada ruptura, e resulta de alterações microestruturais e/ou metalúrgicas - separação do contorno de grão e formação de trincas, cavidades e vazios internos.  Além disso, para as cargas de tração, pode ocorrer a formação de um empescoçamento.
     • Ensaio de Fluência
       • Mantém-se constantes a carga (ou tensão) e a temperatura, medindo se a deformação com o decorrer do tempo. Não são ensaios de rotina, devido ao longo tempo necessário para sua realização. A maioria dos ensaios é do tipo com carga constante, os quais fornecem informações de uma natureza que pode ser empregada em engenharia.
     • Ensaio de Ruptura por Fluência
       • O ensaio é levado até a ruptura do material, medindo-se o tempo de ruptura, podendo-se ainda medir a deformação ao longo do tempo em certos casos
     • Ensaio de Relaxação
       • Mantém-se a temperatura e uma certa deformação constantes e mede-se a queda de tensão inicialmente aplicada para a obtenção da deformação, com o decorrer do tempo.

7. Estruturas Cristalinas

   • Maneira segundo a qual os átomos, íons ou moléculas estão arranjados no espaço.
   • Simples
     • metais
   • Complexas
     • Exibidas por alguns materiais cerâmicos e poliméricos. 
   • Materiais Sólidos
     • Podem ser classificados de acordo com a regularidade pela qual seus átomos ou íons estão arranjados uns em relação aos outros.
     • Amorfos
       • Materiais que não se cristalizam. Ausência de ordem atômica de longo alcance.
     • Cristalinos
       • É um material no qual os átomos estão posicionados segundo um arranjo periódico ou repetitivo ao longo de grandes distâncias atômicas.
   • Células Unitárias
     • Subdividir a estrutura em pequenas entidades que se repetem.
     • Estrutura Cristalina nos Metais
       • A ligação atômica nesse grupo de materiais é metálica. Quando se usa o modelo de esferas rígidas para representar estruturas cristalinas --> cada esfera representa um núcleo iônico.
       • Cúbica de Faces Centradas (CFC)
         • Célula unitária:  Geometria cúbica Átomos localizados:  Em cada um dos vértices; e  Nos centros de todas as faces do cubo.Encontrada em alguns metais familiares: cobre, o alumínio, a prata e o ouro.
       • Cúbica de Corpo Centrado (CCC)
         • Célula unitária:  Geometria cúbica;Átomos localizados:  Em cada um dos oito vértices; Um único átomo no centro do cubo;Encontrada em alguns metais familiares: cromo, o ferro e o tungstênio.
       • Hexagonal Compacta (HC)
         • As faces superior e inferior da célula unitária:  São compostas por seis átomos, que formam hexágonos regulares e que envolvem um único átomo central.   Outro plano, que contribui com três átomos adicionais para a célula unitária, está localizado entre os planos superior e inferior.  Os átomos nesse plano intermediário possuem como vizinhos mais próximos os átomos nos dois planos adjacentes.  Metais: cádmio, o magnésio, o titânio e o zinco.
       • Número de Coordenação
         • Número de vizinhos mais próximos ou átomos em contato
       • Fator de Empacotamento Atômico (FEA)
         • Soma dos volumes das esferas de todos os átomos no interior de uma célula unitária (assumindo o modelo atômico de esferas rígidas) dividida pelo volume da célula unitária.
     • Rede Cristalina
       • Arranjo tridimensional de pontos que coincidem com as posições dos átomos (ou com os centros das esferas).
   • Massa Específica
   • Polimorfismo
     • Alguns metais, assim como alguns ametais, podem ter mais de uma estrutura cristalina, um fenômeno conhecido como polimorfismo. Na maioria das vezes, uma transformação polimórfica é acompanhada de uma mudança na massa específica e em outras propriedades físicas. 
   • Alotropia
     • Uma transformação polimórfica, quando encontrada em sólidos elementares, essa condição é frequentemente denominada alotropia.
   • Sistema Cristalino
     • Como existem muitas estruturas cristalinas diferentes, algumas vezes é conveniente dividi-las em grupos, de acordo com as configurações das células unitárias e/ou dos arranjos atômicos. Existem sete possíveis combinações diferentes de a, b e c, e α, β e γ, cada uma das quais representando um sistema cristalino distinto.
     • Cúbico
       • Maior grau de simetria  CFC, CCC, Cúbico simples
     • Tetragonal
     • Hexagonal
       • HC - célula unitária formada por três paralelepípedos
     • Ortorrômbico
     • Rombaédrico
     • Monocíclico
     • Triclínico
       • A menor simetria é exibida pelo sistema triclínico, uma vez que nele a ≠ b ≠ c e α ≠ β ≠ γ
     • Coordenadas dos Pontos
       • Ao lidar com materiais cristalinos, muitas vezes torna-se necessário especificar um ponto particular no interior de uma célula unitária, uma direção cristalográfica, ou algum plano cristalográfico de átomos.  Identificados através de 03 números (índices)  A base para a determinação dos valores dos índices é a célula unitária, com um sistema de coordenadas, para a direita, que consiste em três eixos (x, y e z) com origem em um dos vértices e coincidentes com as arestas da célula unitária;
     • Direções Cristalográficas
       • Uma direção cristalográfica é definida como uma linha direcionada entre dois pontos, ou um vetor.
       • Família de Direções
         • Conjunto de direções equivalentes, ou seja, conjunto de direções que possuem o mesmo espaçamento atômico. Famílias de direções são  representadas por <hkl>.
     • Planos Cristalográficos
       • As orientações dos planos em uma estrutura cristalina são representadas de uma maneira semelhante as Direções Cristalográficas.
       • Densidade Linear
         • Número de átomos, por unidade de comprimento, cujos centros estão sobre o vetor direção para uma direção cristalográfica específica.
       • Densidade Planar
         • Número de átomos por unidade de área que estão centrados sobre um plano cristalográfico particular.
     • Monocristais
       • Quando o arranjo periódico e repetido dos átomos é perfeito ou se estende por toda a amostra, sem interrupções, o resultado é um monocristal.
     • Materiais Policristalinos
       • Como a maioria dos sólidos cristalinos, são compostos por um conjunto de muitos cristais pequenos ou grãos.
     • Anisotropia
       • As propriedades físicas dos monocristais de algumas substâncias dependem da direção cristalográfica na qual as medições são feitas. "Direcionalidade"
     • Difração de Raios - X
       • O fenômeno da difração ocorre quando uma onda encontra uma série de obstáculos regularmente separados que (1) são capazes de dispersar a onda, e (2) possuem espaçamentos comparáveis, em magnitude ao comprimento da onda.

8. Propriedades Mecânicas dos Materiais

   •  É uma característica de um dado material;  Tipo e intensidade da resposta a um estímulo específico que lhe é imposto.
   • Curva Tensão Deformação
     • Gráfico que foi gerado a partir de um ensaio de tração realizado.  Tensão (eixo vertical — uma medida da força que é aplicada), tendo em vista a deformação (eixo horizontal — relacionada com o grau de alongamento da amostra).
     • Tensão
       • Carga mecânica que age na unidade de área sobre a qual foi aplicada; MPa, ...
     • Deformação
       • Alteração de tamanho por unidade de comprimento; Plástica (DP) e elástica; Adimensional ou %.
   • Ensaio de Tração
     • O ensaio de tração mede a resistência de um material a uma força estática ou gradualmente aplicada.
     • Módulo de Young
       • A rigidez de um material é proporcional ao seu módulo de elasticidade, e sua inversa é conhecida como flexibilidade.
     • Coeficiente de Poisson
       • É definido como sendo a razão entre as deformações lateral e axial. Mede a rigidez do material na direção perpendicular à direção de aplicação da carga.
     • Limite Elástico (LE)
       • Valor crítico de tensão necessário para iniciar a DP;
     • Limite de Proporcionalidade (LP)
       • Tensão acima da qual a relação tensão-deformação deixa de ser linear.
     • Limite de Escoamento
       • Magnitude do limite de escoamento para um metal é uma medida de sua resistência à deformação plástica.
     • Limite de Resistência a Tração (LRT)
       • É a tensão no ponto máximo da curva tensão-deformação de engenharia. 
     • Resiliência
       • É a capacidade de um material absorver energia quando é deformado elasticamente e depois, com a remoção da carga, recuperar essa energia. Representado pela área existente sob a porção elástica.
     • Ductilidade
       • É uma medida do grau de deformação plástica que foi suportado até a da fratura.
     • Tenacidade
       • É a energia relacionada à área sob a curva σ-Ԑ.  Quantifica a dificuldade de levar o material a fratura.
     • Encruamento
       • É o aumento na dureza e na resistência mecânica de um metal dúctil à medida em que ele passa por uma deformação plástica em temperatura abaixo de sua temperatura de recristalização.
     • Recuperação
       • Durante o curso do ensaio, com a liberação da carga, uma fração da deformação total é recuperada como deformação elástica. Se a carga for reaplicada, a curva percorrerá a porção linear do descarregamento, mas agora no sentido oposto.
     • Compressão
       • O ensaio de compressão é a aplicação de carga compressiva uniaxial uniforme na seção transversal em um CP.
     • Dureza
       • A dureza é uma medida da resistência de um material metálico à deformação permanente (plástica) localizada.
   • Ensaio de Dureza de Rockwell
     • Método mais comumente utilizado para medir a dureza. Permitem o ensaio de praticamente todas as ligas metálicas (assim como de alguns polímeros). Um número de dureza é determinado pela diferença na profundidade de indentação resultante da aplicação de uma carga inicial menor, seguida por uma carga principal maior.
   • Ensaios de Microdureza Vickers
     • A dureza Vickers é usada amplamente para medir a dureza de cerâmicas. Um ensaio de dureza ideal seria projetado de modo a empregar uma carga suficientemente alta que estivesse próxima desse platô, porém com uma magnitude que não introduzisse um trincamento excessivo.
   • Conversão da dureza
     • Os dados de conversão de dureza foram determinados experimentalmente, e foi observado que eles dependem do tipo e das características do material.
   • Flexão
     • Em materiais metálicos dúcteis, a curva tensão-deformação de engenharia passa normalmente por um valor máximo.
   • Resistência a Flexão
     • A tensão no momento da fratura quando se emprega esse ensaio de flexão é conhecida como resistência à flexão, módulo de ruptura, resistência à fratura ou resistência ao dobramento. 

9. Diagrama de Fase

   • Limite de Solubilidade
     • Para muitos sistemas de ligas em uma temperatura específica existe uma concentração máxima de átomos de soluto que pode se dissolver no solvente para formar uma solução sólida. O limite de solubilidade a uma dada temperatura é a composição que corresponde à interseção da respectiva coordenada de temperatura com a linha do limite de solubilidade.
   • Fase
     • Pode ser definida como uma porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes.
   • Microestrutura
     • A microestrutura é caracterizada pelo número de fases presentes, por suas proporções e pela maneira segundo a qual elas estão distribuídas ou arranjadas.
   • Sistema
     • Pode referir-se a um corpo específico do material que está sendo considerado;  Pode estar relacionado com a série de possíveis ligas compostas pelos mesmos componentes, porém de maneira independente à composição da liga (por exemplo, o sistema ferro-carbono).
     • Em Equilíbrio
       • Sua energia livre está em um valor mínimo sob uma combinação específica de temperatura, pressão e composição. Suas características do sistema não mudam ao longo do tempo, mas persistem indefinidamente --> sistema estável
     • Metaestável
       • Um estado de equilíbrio nunca seja completamente atingido
   • Energia Livre
     • É uma função da energia interna de um sistema e, também, da aleatoriedade ou desordem dos átomos ou moléculas.
   • Diagrama de Equilíbrio (Fases)
     • Apresenta informações sobre o controle da estrutura das fases de um sistema específico.
   • Diagrama de um Componente
     • Aquele para um sistema com um único componente 
   • Diagrama de Fases Binário
     • São mapas que representam as relações entre a temperatura e as composições e quantidades das fases em equilíbrio, as quais influenciam a microestrutura de uma liga.
     • Sistemas Isomorfos
       • Linhas solidus e liquidus se interceptam nas duas extremidades de composição --> correspondem às temperaturas de fusão dos componentes puros.
     • Sistema Eutéticos Binários
       • São encontradas três regiões monofásicas no diagrama: α, β e líquido.
       • Reação Eutética
         • Mediante um resfriamento, uma fase líquida se transforma em duas fases sólidas, α e β, na temperatura TE.
       • Reação Peritética
         • A reação peritética é outra reação invariante envolvendo três fases em equilíbrio. Com essa reação, no aquecimento, uma fase sólida se transforma em uma fase líquida e outra fase sólida.
     • Soluções sólidas intermediárias
       • Os diagramas de fases eutéticos cobre-prata e chumbo-estanho têm apenas duas fases sólidas, α e β - soluções sólidas terminais. Em outros sistemas de ligas, podem ser encontradas soluções sólidas intermediárias (ou fases intermediárias) em outras composições que não nos dois extremos de composições.
   • Lei de Gibbs
     • Representa um critério para o número de fases que coexistirão em um sistema em equilíbrio.
   • Sistema Fe-C
     • Tanto os aços quanto os ferros fundidos, que são os principais materiais estruturais em toda cultura tecnologicamente avançada, são essencialmente ligas ferro-carbono.
     • Ferro Delta
       • - A ferrita δ é virtualmente a mesma que a ferrita α, exceto pela faixa de temperaturas ao longo da qual cada uma existe. 
     • Austenita
       • - CFC; - Esta fase, quando ligada somente com o carbono, não é estável abaixo de 727ºC;  - Transformações de fases envolvendo a austenita são muito importantes no tratamento térmico dos aços;- Não é magnética.
     • Ferrita
       • - CCC; - O carbono influencia suas propriedades mecânicas; - Essa fase é relativamente macia; - Pode-se tornar magnética em temperaturas abaixo de 768ºC (1414ºF), e apresenta massa específica de 7,88 g/cm3.
     • Cementita
       • Composto intermediário carbeto de ferro.  Forma-se quando o limite de solubilidade para o carbono na ferrita α é excedido abaixo de 727ºC.   Muito dura e frágil.   Aumenta substancialmente a resistência de alguns aços.
     • Ponto Eutético
       • Ponto eutético para o sistema ferro-carbeto de ferro em 4,30 %p C e a1147 °C.
     • Ponto Eutetóide
       • Um ponto invariante eutetoide para uma composição de 0,76 %p C e uma temperatura de 727 °C.
     • Liga Eutetóide
       • A liga é composta inteiramente pela fase austenita, com uma composição de 0,76 %p C.
       • Perlita
         • - Camadas alternadas ou lamelas das duas fases (α e Fe3C), que se formam simultaneamente durante a transformação. - Mecanicamente, a perlita apresenta propriedades intermediárias entre a ferrita, macia e dúctil, e a cementita, dura e frágil.  - Aparência de madrepérola quando vista sob um microscópio em baixas ampliações.
     • Ligas Hipoeutetoides
       • Aquelas com composição C0, à esquerda do eutetoide, entre 0,022 %p C e 0,76 %p C.
       • Ferrita Eutetoide (Perlita)
       • Ferrita Proeutetoide
         • Microestruturas
     • Ligas Hipereutetoide
       • Aquelas que contêm entre 0,76 e 2,14 %p C.
       • Perlita
         • - Camadas alternadas ou lamelas das duas fases (α e Fe3C), que se formam simultaneamente durante a transformação. - Mecanicamente, a perlita apresenta propriedades intermediárias entre a ferrita, macia e dúctil, e a cementita, dura e frágil.  - Aparência de madrepérola quando vista sob um microscópio em baixas ampliações.
       • cementita proeutetoide

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