Propriedades e Classificação dos Materiais

Plasticidade: É a propriedade inversa à da elasticidade. O material não volta à sua forma inicial após a remoção da carga externa, obtendo-se deformações permanentes. A deformação plástica altera a estrutura de um metal, aumentando sua dureza. Este fenômeno é denominado endurecimento pela deformação a frio ou encruamento.

Ductilidade: É a capacidade que os corpos têm de se reduzirem a fios sem se romperem. É o oposto de fragilidade; são materiais que, ao sofrerem a ação de uma força, deformam-se plasticamente sem se romperem. Exemplo: processos que necessitam conformação mecânica, como:

• Na prensagem, para fabricação de partes de carroceria de veículos;
• Na laminação, para a fabricação de chapas;
• Na extrusão, para a fabricação de tubos.

Durabilidade: É a capacidade que os corpos apresentam de permanecerem inalterados com o tempo.

Desgaste: É a perda de qualidades ou de dimensões com o uso contínuo.

Elasticidade: É a tendência que os corpos apresentam de retornar à forma primitiva após a aplicação de um esforço. É a capacidade que um material deve ter de se deformar, quando submetido a um esforço, e de retornar à forma original quando o esforço termina. Exemplo: borracha, aço para fabricação de molas.

Fragilidade: É a baixa resistência aos choques. Podemos dizer que são materiais duros, que tendem a quebrar quando sofrem choques ou batidas. Exemplo: vidro.

Engenharia dos Materiais: Na engenharia dos materiais, a resistência dos materiais significa a capacidade do material resistir a uma força a ele aplicada.

Tipos de Indústrias – Influência dos Materiais:

• Indústria de ponta: Grande exigência tecnológica e utilização dos materiais nos limites. Seleção cuidadosa (fator custo secundário).
• Produção em massa: Produtos não diferenciados e utilização de materiais abaixo dos limites. Seleção cuidadosa (fator custo primordial).

Quais os critérios que um engenheiro deve adotar para selecionar um material entre tantos outros? Em raras ocasiões, um material reúne uma combinação ideal de propriedades, ou seja, muitas vezes é necessário reduzir uma em benefício da outra. Um exemplo clássico são resistência e ductilidade, geralmente um material de alta resistência apresenta ductilidade limitada. Este tipo de circunstância exige que se estabeleça um compromisso razoável entre duas ou mais propriedades.

Classificação dos Materiais

A classificação tradicional dos materiais é geralmente baseada na estrutura atômica e química destes. Tradicional:

• Metais;
• Cerâmicas;
• Polímeros;
• Compósitos;
• Semicondutores;
• Biomateriais (Materiais Biocompatíveis).

Metais: Materiais metálicos são geralmente uma combinação de elementos metálicos. Os elétrons não estão ligados a nenhum átomo em particular e, por isso, são bons condutores de calor e eletricidade. Não são transparentes à luz visível. Têm aparência lustrosa quando polidos. Geralmente são resistentes e deformáveis. São muito utilizados para aplicações estruturais.

Cerâmicas: Materiais cerâmicos são geralmente uma combinação de elementos metálicos e não metálicos. Geralmente são óxidos, nitretos e carbetos. São geralmente isolantes de calor e eletricidade. São mais resistentes a altas temperaturas e a ambientes severos que metais e polímeros. Com relação às propriedades mecânicas, as cerâmicas são duras, porém frágeis. Em geral, são leves.

Polímeros: Materiais poliméricos são geralmente compostos orgânicos baseados em carbono, hidrogênio e outros elementos não metálicos. São constituídos de moléculas muito grandes (macromoléculas). Tipicamente, esses materiais apresentam baixa densidade e podem ser extremamente flexíveis. Materiais poliméricos incluem plásticos e borrachas.

Compósitos: Materiais compósitos são constituídos de mais de um tipo de material, insolúveis entre si. Os compósitos são “desenhados” para apresentarem a combinação das melhores características de cada material constituinte. Muitos dos recentes desenvolvimentos em materiais envolvem materiais compósitos. Um exemplo clássico é o compósito de matriz polimérica com fibra de vidro. O material compósito apresenta a resistência da fibra de vidro associada à flexibilidade do polímero.

Semicondutores: Materiais semicondutores apresentam propriedades elétricas que são intermediárias entre metais e isolantes. Além disso, as características elétricas são extremamente sensíveis à presença de pequenas quantidades de impurezas, cuja concentração pode ser controlada em pequenas regiões do material (para formar as junções p-n). Os semicondutores tornaram possível o advento do circuito integrado, que revolucionou as indústrias de eletrônica e computadores. Ex: Si, Ge, GaAs, InSb, GaN, CdTe.