Materiais

Nâo existem conhecimentos de base recomendados.

A unidade curricular encontra-se organizada em aulas teóricas, teórico-práticas e práticas laboratoriais.
As aulas teóricas são essencialmente dedicadas à exposição de conteúdos, utilizando o quadro e recorrendo à projecção de diapositivos com figuras, diagramas, esquemas ou tabelas auxiliares. Na condução destas aulas, a participação dos alunos é frequentemente suscitada através da formulação de questões que os levam a reflectir sobre os assuntos tratados e criam oportunidades para a clarificação de conceitos.
Nas aulas práticas, os alunos tomam contacto com componentes de diferentes tipos de materiais e são familiarizados com equipamentos e métodos experimentais utilizados na determinação de propriedades mecânicas.

A unidade curricular (UC) tem como principais objectivos: Familiarizar os alunos com diferentes tipos de materiais de engenharia e suas aplicações típicas; Proporcionar formação de base em ciência dos materiais, necessária para a compreensão das relações entre a composição, estrutura e propriedades dos materiais; Introduzir os alunos aos métodos experimentais mais utilizados na avaliação das propriedades mecânicas dos materiais.

É objetivo ampliar os conhecimentos de modo mais aprofundado dos aços, relacionando o conhecimento adquirido com a aplicação industrial destes materiais.

No final desta UC, os alunos deverão ser capazes de: Conhecer uma gama diversificada de materiais de engenharia e sua classificação; Compreender aspectos fundamentais da relação entre a composição, estrutura e propriedades dos materiais; Conhecer e compreender as propriedades específicas e potencialidades de utilização dos materiais de engenharia mais comuns; Realizar ensaios de avaliação de propriedades mecânicas dos materiais e interpretar os respectivos resultados.

1. Introdução aos Materiais
A importância dos materiais na Engenharia. Ciência e Engenharia dos Materiais.
Relação entre a composição química, estrutura, propriedades e processamento dos materiais.

2. Propriedades Mecânicas dos Materiais
Tensão e extensão elástica e plástica; Ensaio de tração e determinação das propriedades mecânicas a partir na curva força-alongamento. Compreensão dos conceitos de módulo de elasticidade, tensão de rotura, tensão de cedência, encruamento, ductilidade e tenacidade.
Ensaio de dureza Brinell, Rockwell e Vickers.
Fractura dos materiais – ensaios de impacto.

3. Classificação dos Materiais e Principais Características
Caracterização das classes e subclasses dos materiais: Materiais metálicos; materiais cerâmicos; materiais poliméricos; materiais compósitos; 
Propriedades e exemplos de aplicação industrial dos materiais mais representativos de cada classe.

4. Processamento de Materiais
Processamento de materiais metálicos: Indústria siderúrgica e funcionamento do alto-forno. Fundição, laminagem, extrusão, forjamento e estampagem.
Processamento de materiais poliméricos: Extrusão, injeção, moldação sopro, termoformação e moldação rotacional.
Processamento de materiais cerâmicos: Conformação, prensagem e sinterização.

4. Propriedades Mecânicas dos Materiais
Tensão e extensão elástica e plástica; Ensaio de tração e determinação das propriedades mecânicas a partir na curva força-alongamento. Compreensão dos conceitos de módulo de elasticidade, tensão de rotura, tensão de cedência, encruamento, ductilidade e tenacidade.
Ensaio de dureza Brinell, Rockwell e Vickers.

5. Sistema de Ligas Ferro-Carbono
Ligas metálicas, estruturas amorfas e cristalinas, tamanho de grão e estruturas policristalinas.
Diagrama de equilíbrio metaestável e de equilíbrio estável do sistema de ligas Fe-C. Solubilidade do carbono no ferro e compostos formados em condições de equilíbrio.
Interpretação do diagrama de equilíbrio Fe-C e classificação dos aços e ferros fundidos.
Microestruturas resultantes da transformação da austenite em equilíbrio.
Relação entre composição, microestrutura, propriedades mecânicas e aplicações industriais dos aços hipoeutectóides, eutectóides e hipereutectóides.

6. Caracterização dos Aços
Classificação dos aços quanto à sua composição química: aços não ligados e aços ligados; outras classificações.
Microestruturas resultantes da transformação da austenite com e sem difusão: Transformação martensítica e transformação bainítica.
Aços ligados: Distribuição dos elementos de liga e Influência dos elementos de liga nas propriedades dos aços.

7. Tratamento Térmico dos Aços
Tratamentos térmicos de recozimento.
Tratamento térmico de têmpera e tratamento térmico de revenido.
Tratamentos de endurecimento superficial: Têmpera superficial; Tratamentos termoquímicos de cementação, nitruração e carbonitruração.

NAO

Bibliografia Recomendada:
• William F. Smith (1998). Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais, McGraw-Hill de Portugal. 4-14-73 (ISEC)
• Lucas F. Silva, Fernando J. Alves e António Torres Marques (2013). Materiais de Construção. Publindústria. 4-14-111 (ISEC)

Bibliografia Complementar:
• A. S. Pouzada e C. A. Bernardo (1983). Introdução à Engenharia de Polímeros, Universidade do Minho.
• J. Barralis e G. Maeder (2005). Prontuário de Metalurgia, Fundação Calouste Gulbenkian. 4-3-94 (ISEC)
• Antera Valeriana Seabra (1995). Metalurgia Geral, Vol. II. Laboratório Nacional de Engenharia Civil. 4-3-78 (ISEC)
• Joaquim Pinto Soares SOARES (2010) Aços: Características, Tratamentos. Publindústria.