Ciência e Engenharia dos Materiais: Guia de Seleção

Ciência e Engenharia dos Materiais

A Ciência dos Materiais é parte do conhecimento básico para todas as engenharias. As propriedades dos materiais definem o desempenho de um componente e o seu processo de fabricação.

Relação fundamental: Propriedades dos materiais > Microestrutura > Composição e processo de fabricação.

Como definir o melhor material?

Para selecionar um material, deve-se considerar: custo, tempo de vida (durabilidade), aparência e finalidade. A natureza do material é crucial; por exemplo:

• Aço inox: não deve ser usado em ambientes ácidos.
• Aço comum: possui baixa resistência à corrosão.
• Alumínio: possui baixa resistência mecânica, mas é leve.
• Argamassa: apresenta baixa resistência à tração.

Critérios de seleção para engenheiros

1. Condição técnica: Avaliar condições de operação, propriedades requeridas, limitações de uso e tipos de degradação (ex: elevadas temperaturas e ambientes corrosivos reduzem a resistência mecânica).
2. Condições estéticas: O material deve proporcionar aparência agradável e conforto ao ambiente.
3. Condição econômica: Analisar o custo do produto acabado, viabilidade financeira, custos de aquisição, aplicação, manutenção e durabilidade.

Definições fundamentais

• Ciência dos Materiais: Investigação das relações entre composição, estrutura e propriedades dos materiais.
• Engenharia dos Materiais: Projetar, desenvolver ou aperfeiçoar técnicas de processamento (fabricação) com base nas relações entre composição, estrutura e propriedades, visando uma produção socialmente desejável e economicamente viável.

Nota: Ciência e Engenharia dos Materiais são campos intimamente interligados e interdisciplinares.

Objetivos principais

• Desenvolvimento de materiais conhecidos para novas aplicações ou melhoria de desempenho.
• Desenvolvimento de novos materiais para aplicações conhecidas.
• Desenvolvimento de novos materiais para novas aplicações.

Composição e Estrutura

A natureza química dos materiais define sua estrutura, que pode ser analisada em diferentes escalas:

• Escala atômica: ≤ 10⁻⁹ m (nm).
• Nanoestrutura: na ordem de nm.
• Sólidos Amorfos e Cristalinos: de alguns nm até mm (10⁻³ m).
• Microestrutura: de alguns μm (10⁻⁶ m) até mm.
• Macroestrutura: ≥ mm.

Processamento e Desempenho

• Processamento: Conjunto de técnicas para obtenção de materiais com formas e propriedades específicas.
• Desempenho: Resposta do material a um estímulo externo nas condições reais de utilização.

Classificação

Quanto à origem ou modo de obtenção, os materiais de construção podem ser classificados em: