Tipos de materiais: metais, cerâmicas, polímeros e compósitos (propriedades, como escolher e como ensaiar)

Os materiais de engenharia se dividem em quatro classes: metais, cerâmicas, polímeros e compósitos. As três primeiras diferem pelo tipo de ligação química entre os átomos (metálica, iônica ou covalente, e covalente com forças secundárias entre cadeias), e é isso que explica a rigidez, a ductilidade e a temperatura de uso de cada uma. Os compósitos combinam duas ou mais classes para obter o que nenhuma tem sozinha.

Essa é a classificação de Callister e Rethwisch (Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução, cap. 1). Os mesmos autores tratam à parte os materiais avançados, como semicondutores e biomateriais, que se definem pela aplicação e podem pertencer a qualquer classe. A seguir: o que distingue cada classe, propriedades típicas com fonte, o diagrama de Ashby, como escolher o material e como ensaiar cada um.

Quais são os tipos de materiais na engenharia

Classificar materiais, na engenharia, é agrupá-los pela ligação química e pela estrutura interna, porque é delas que saem as propriedades. Os metais têm ligação metálica, as cerâmicas têm ligação iônica, covalente ou uma mistura das duas, e os polímeros são cadeias longas de átomos ligados por covalência. O compósito não é uma quarta ligação: é a combinação de duas ou mais dessas classes, com uma fase contínua, a matriz, e uma fase de reforço. Estudar, desenvolver e ensaiar essas classes é o trabalho da engenharia de materiais.

Dez exemplos comuns, já classificados:

1. Aço: metal ferroso.
2. Alumínio: metal não ferroso.
3. Cobre: metal não ferroso.
4. Vidro: cerâmica não cristalina.
5. Alumina (óxido de alumínio): cerâmica técnica.
6. Porcelana: cerâmica tradicional.
7. Polipropileno (PP): polímero termoplástico.
8. PVC: polímero termoplástico.
9. Borracha vulcanizada: elastômero.
10. Concreto e fibra de carbono com epóxi: compósitos.

Duas outras classificações não devem ser confundidas com esta: a divisão entre materiais naturais e artificiais, didática, que nada diz sobre o comportamento mecânico, e a "classificação de materiais" da administração de suprimentos, que organiza itens de estoque.

A tabela abaixo resume as quatro classes; cada linha é explicada nas seções seguintes.

Classe	Ligação	Exemplos	Comportamento típico
Metais	metálica	aço, alumínio, cobre, titânio	conduzem, deformam plasticamente antes de romper
Cerâmicas	iônica e covalente	alumina, carbeto de silício, vidro, porcelana	rígidas, refratárias, isolantes e frágeis
Polímeros	covalente na cadeia, secundária entre cadeias	PP, PVC, epóxi, borracha	leves, pouco rígidos, amolecem com o calor
Compósitos	as das fases que os formam	CFRP, fibra de vidro, concreto, madeira	propriedades de projeto, dependentes da direção

Ligação química: por que cada classe se comporta de um jeito

Na ligação metálica, os elétrons de valência não pertencem a um átomo: formam uma nuvem comum que envolve os íons positivos. Como essa ligação não tem direção preferencial, planos de átomos podem deslizar uns sobre os outros sem romper o sólido. Esse deslizamento acontece pelo movimento de discordâncias, defeitos lineares da rede cristalina, e é a origem da deformação plástica e da ductilidade dos metais. Os elétrons livres explicam também a boa condução de calor e de eletricidade.

Nas cerâmicas, a ligação iônica ou covalente é forte e direcional. Deslocar um plano de átomos exige aproximar íons de mesma carga ou romper ligações orientadas, e as discordâncias praticamente não se movem. O resultado é alta rigidez, alta temperatura de fusão, isolamento elétrico e fragilidade: em vez de escoar, a cerâmica deixa uma trinca pequena crescer até a ruptura.

Nos polímeros, os átomos de cada cadeia estão presos por covalência, mas as cadeias se ligam umas às outras por forças secundárias, de van der Waals ou pontes de hidrogênio, dezenas de vezes mais fracas. Sob carga, o que cede são essas ligações entre cadeias. Por isso os polímeros têm módulo baixo, baixa densidade e temperatura de uso baixa. A tabela mostra a relação entre energia de ligação e temperatura de fusão:

Ligação	Substância	Energia de ligação (kJ/mol)	Fusão (°C)
Iônica	NaCl	640	801
Iônica	MgO	1.000	2.800
Covalente	Si	450	1.410
Covalente	C (diamante)	713	> 3.550
Metálica	Hg	68	−39
Metálica	Al	324	660
Metálica	Fe	406	1.538
Metálica	W	849	3.410
Van der Waals	Ar	7,7	−189
Ponte de hidrogênio	H2O	51	0

Fonte: Callister e Rethwisch, Tabela 2.3. A regra que sai dela vale para todas as classes: quanto maior a energia de ligação, maiores tendem a ser a temperatura de fusão e o módulo de elasticidade.

Metais: ferrosos e não ferrosos

Os metais se dividem em ferrosos, à base de ferro, e não ferrosos. Os ferrosos dominam pelo custo e pela combinação de resistência, tenacidade e conformabilidade; os não ferrosos entram quando o projeto pede leveza, condutividade ou resistência à corrosão.

Ferrosos: aço e ferro fundido

Aço é uma liga de ferro e carbono com até cerca de 2,14 % de carbono em massa; acima disso, a liga é ferro fundido (Callister, cap. 11). O ferro fundido funde em temperatura mais baixa e preenche bem o molde, próprio para blocos de motor e carcaças; o cinzento é frágil em tração. O aço lamina, forja, estampa e trefila.

Aço carbono comum enferruja. A resistência à corrosão vem de três caminhos: liga, revestimento ou pintura. O aço inoxidável recebe pelo menos cerca de 11 % de cromo, que forma na superfície uma camada fina de óxido protetor (Callister). A lata de alimentos é folha de flandres, aço de baixo carbono revestido de estanho: o estanho protege o aço, mas não faz parte da liga. Na foto, pilhas de cantoneiras de aço laminado, o tipo de perfil usado em estruturas metálicas e que se ensaia em tração para conferir o certificado da usina.

As propriedades de um mesmo aço mudam com o processamento. O aço 1020 laminado a quente escoa a cerca de 205 MPa; trefilado a frio, a cerca de 350 MPa. Têmpera, revenimento e recozimento mudam a microestrutura e, com ela, a dureza e a resistência, assunto do artigo sobre tratamento térmico dos metais. O módulo de elasticidade, ao contrário, quase não muda: o valor de cálculo é 200 GPa pela ABNT NBR 8800 (210 GPa para a armadura, pela NBR 6118), e a diferença para os cerca de 207 GPa dos livros é explicada no artigo sobre o módulo de elasticidade do aço.

Não ferrosos: alumínio, cobre, titânio e magnésio

O alumínio tem densidade de 2,70 g/cm³, cerca de um terço da do aço, e módulo de 69 GPa. Conduz bem o calor, o que o leva aos dissipadores, e a leveza, a aeronaves e carrocerias. O cobre é o condutor elétrico padrão de fios e barramentos, com módulo de 110 a 117 GPa; ligado ao zinco forma o latão, e ao estanho, o bronze. O titânio e a liga Ti-6Al-4V combinam resistência alta, densidade de cerca de 4,4 g/cm³ e ótima resistência à corrosão, o que os leva à aeronáutica e aos implantes. O magnésio, com 1,74 g/cm³, é o metal estrutural mais leve.

Os metais são recicláveis por refusão, mas não sem limite: elementos residuais se acumulam na sucata, como o cobre e o estanho no aço, e a mistura de ligas obriga a diluir a sucata com metal novo para manter a composição especificada.

Cerâmicas: tradicionais, técnicas e vidros

Cerâmicas são compostos de elementos metálicos e não metálicos, em geral óxidos, nitretos e carbetos. Elas se dividem pela matéria-prima e pela aplicação.

Cerâmicas tradicionais e técnicas

As cerâmicas tradicionais partem de matérias-primas naturais: argila, que dá plasticidade à massa para moldar; feldspato, que funciona como fundente; e sílica, que forma o esqueleto da peça. São tijolos, telhas, louça sanitária, porcelana e revestimentos. A regra de que toda cerâmica leva argila e feldspato vale só para elas.

As cerâmicas técnicas, ou avançadas, usam pós sintéticos de alta pureza, sem argila: alumina (Al₂O₃), zircônia, carbeto de silício e nitreto de silício. O pó é compactado e consolidado por sinterização, abaixo da temperatura de fusão. Aparecem em ferramentas de corte, isoladores, vedações, implantes, blindagens e nas cerâmicas piezoelétricas dos transdutores de ultrassom, que convertem pressão em sinal elétrico.

A fragilidade define como a cerâmica é projetada e ensaiada. Na ficha da alumina 99,5 % da Accuratus, a resistência à compressão é de 2.600 MPa e a resistência à flexão, de 379 MPa: a compressão é cerca de 7 vezes maior, porque em compressão as trincas se fecham e em tração se abrem. Por isso a cerâmica técnica trabalha bem comprimida e é caracterizada em flexão, e não em tração. A tenacidade à fratura da mesma alumina é de 4 MPa·√m, contra 110 MPa·√m de um aço AISI 4130 (Dowling, via artigo sobre tenacidade).

Vidros

Vidro é uma cerâmica não cristalina: os átomos não formam uma rede ordenada, porque o material resfria rápido demais para cristalizar. O vidro comum de janela é soda-cal, à base de sílica, com módulo de cerca de 69 GPa, praticamente o do alumínio, e tenacidade à fratura de cerca de 0,76 MPa·√m. A resistência de uma chapa depende mais dos riscos da superfície que da composição, e é por isso que a têmpera do vidro, que deixa a superfície comprimida, aumenta tanto a resistência. Na foto, chapas de vidro empilhadas: a cor verde das bordas vem do óxido de ferro presente na matéria-prima.

Polímeros: termoplásticos, termofixos e elastômeros

Polímeros são materiais formados por macromoléculas, cadeias longas de unidades que se repetem, os meros. A classificação de engenharia não é por uso (plástico, borracha, fibra), mas pela estrutura das cadeias, que define como o material reage ao calor.

• Termoplásticos têm cadeias independentes, presas só por forças secundárias. Amolecem ao aquecer e podem ser refundidos e moldados de novo: polietileno (PE), polipropileno (PP), PVC, PET, poliestireno (PS) e policarbonato (PC).
• Termofixos têm as cadeias ligadas entre si por ligações covalentes, a reticulação, formada na cura. Não refundem: ao aquecer demais, degradam. Exemplos: epóxi, resinas fenólicas e poliéster insaturado, matrizes típicas dos compósitos.
• Elastômeros aceitam grande deformação elástica e voltam à forma. A borracha vulcanizada é levemente reticulada e não funde, por isso pneus velhos são moídos e reaproveitados, por exemplo como borracha adicionada ao asfalto. Os elastômeros termoplásticos (TPE) fundem e podem ser injetados.

"Fibra" não é classe: é a forma em que o polímero é usado. PET e náilon viram fibra têxtil; a aramida (Kevlar) é uma fibra polimérica de alta resistência; o algodão é fibra natural de celulose, outro polímero. Na foto, garrafas de água: o corpo é de PET e as tampas costumam ser de polipropileno ou polietileno de alta densidade, dois termoplásticos diferentes na mesma embalagem, o que obriga a separá-los na reciclagem.

O comportamento mecânico dos polímeros depende da temperatura e da velocidade de carregamento muito mais que o dos metais. Abaixo da temperatura de transição vítrea, o polímero amorfo é rígido e frágil; acima dela, torna-se borrachoso. Por isso as normas de ensaio de plásticos fixam a velocidade e o condicionamento do corpo de prova. A origem da matéria-prima é outro eixo: os polímeros biodegradáveis, como o PLA, são termoplásticos que se decompõem pela ação de microrganismos em condições controladas.

Compósitos: matriz, reforço e direção

Compósito é um material com duas ou mais fases de classes diferentes, projetado para somar qualidades: a matriz mantém o conjunto unido e transfere a carga, e o reforço, em partículas ou fibras, dá rigidez e resistência. O tijolo de barro com palha, usado desde a Antiguidade, já era um compósito: as fibras da palha seguram o barro e reduzem as trincas de secagem. Pela matriz, os compósitos se dividem em três grupos:

• Matriz polimérica (PMC): fibra de carbono com epóxi (CFRP), fibra de vidro com poliéster (GFRP) e aramida com epóxi. O Kevlar sozinho é fibra; o compósito é a fibra na matriz.
• Matriz metálica (MMC): por exemplo, alumínio reforçado com partículas de carbeto de silício.
• Matriz cerâmica (CMC): por exemplo, carbeto de silício reforçado com fibras de carbeto de silício, para peças quentes de turbinas.

Com fibras alinhadas, as propriedades dependem da direção, o que se chama anisotropia. Na ficha técnica da fibra de carbono Toray T700S, o laminado unidirecional com epóxi e 60 % de fibra em volume tem módulo de 134 GPa e resistência à tração de 2.860 MPa na direção da fibra (0°), mas só 81 MPa a 90°, quando a carga fica toda na matriz; por isso as peças empilham camadas em várias direções. A densidade estimada pela regra das misturas, ρ_c = V_f·ρ_f + (1 − V_f)·ρ_m, é 0,6 × 1,80 + 0,4 × 1,2 = 1,56 g/cm³, tomando a fibra com 1,80 g/cm³ (Toray) e a resina com 1,2 g/cm³ (faixa de 1,11 a 1,4 g/cm³).

Compósitos da construção civil

O concreto é um compósito particulado: agregados graúdo e miúdo numa matriz de pasta de cimento. O concreto armado soma um segundo reforço, as barras de aço, que resistem à tração que o concreto não suporta; o comportamento do concreto como material está no artigo sobre o módulo de elasticidade do concreto. O aço, sozinho, não é compósito: é uma liga metálica. A madeira e o osso são compósitos naturais, com fibras de celulose e de colágeno reforçando uma matriz.

A mistura asfáltica também é um compósito particulado, de agregado mineral e ligante asfáltico. Na foto, o rolo compacta a mistura recém-aplicada; ao lado, uma malha de reforço estendida sobre a base, que acrescenta ao pavimento uma segunda fase de reforço.

A dosagem dessa mistura é controlada em laboratório pelo ensaio Marshall (DNER-ME 043), que comprime corpos de prova cilíndricos da mistura para medir a estabilidade e a fluência. O vídeo a seguir apresenta a prensa CBR/Marshall da Biopdi, que faz o ensaio Marshall e também o ensaio CBR de solos.

Semicondutores e biomateriais

Semicondutores e biomateriais não são classes químicas novas: são materiais avançados, definidos pela função, que se encaixam nas quatro classes.

Semicondutores têm condutividade elétrica intermediária entre a dos condutores e a dos isolantes, controlada pela adição de impurezas em concentrações muito pequenas, a dopagem (Callister, cap. 1). O silício, o principal deles, tem ligação covalente (450 kJ/mol, fusão a 1.410 °C) e, mecanicamente, comporta-se como uma cerâmica frágil. O módulo varia de 130 a 185 GPa conforme a direção cristalina (Engineering ToolBox).

Biomateriais, pela definição de Williams (Biomaterials, 2009), são substâncias projetadas para dirigir, por interação com sistemas vivos, um procedimento terapêutico ou diagnóstico. Há biomateriais metálicos (Ti-6Al-4V em implantes), cerâmicos (zircônia em próteses; hidroxiapatita, o mineral do osso, em enxertos), poliméricos (PMMA em cimento ósseo) e compósitos (resinas dentárias com carga cerâmica). O projeto de um implante esbarra na rigidez: a liga de titânio tem de 105 a 120 GPa e o osso cortical, de 10 a 20 GPa; o implante rígido demais absorve a carga que o osso deveria receber, e o osso em volta perde massa. Em odontologia, a durabilidade de restaurações e implantes se avalia sob carga repetida, na ciclagem mecânica.

Propriedades típicas por classe

As diferenças entre as classes ficam claras quando se põem lado a lado a densidade, o módulo de elasticidade e a resistência de materiais representativos. Todo valor abaixo é típico ou mínimo de especificação, com a condição do material: a mesma designação muda com o tratamento, a direção e o lote, e só o ensaio do lote real substitui a tabela. O significado de cada propriedade está no artigo sobre propriedades mecânicas dos materiais.

Material e condição	ρ (g/cm³)	E (GPa)	Resistência (MPa)
Aço ASTM A36, mínimos	7,85	200	escoamento ≥ 250; Rm 400 a 550
Aço 1020 laminado a quente, típico	7,85	200	escoamento 205; Rm 380
Alumínio 6061-T6, típico	2,70	69	Rp0,2 276; Rm 310
Ti-6Al-4V recozido	4,43	105 a 120	escoamento 925
Alumina 99,5 %	3,89	375	flexão 379; compressão 2.600
Vidro soda-cal	2,4 a 2,8	69	governada pelos defeitos da superfície
Concreto	2,0 a 2,4	25,4 a 36,6	compressão: fck da classe
Polipropileno	0,90	1,14 a 1,55	tração 27
PVC rígido	1,33	2,41 a 4,14	tração 48
PTFE	2,1	0,4	tração 13
Borracha, pequena deformação	1,1	0,01 a 0,1	grande alongamento até a ruptura
CFRP T700S/epóxi, Vf 60 %	1,56 (estimada)	134 a 0°	2.860 a 0°; 81 a 90°
Carvalho, na direção das fibras	0,72	11	depende da umidade

Fontes: aço, ABNT NBR 8800:2008 (E e ρ de cálculo), ASTM A36 e MatWeb (1020); alumínio, Callister e MatWeb/ASM; Ti-6Al-4V, Engineering ToolBox (E das ligas de titânio), Wikipedia (ρ) e Dowling (escoamento); alumina, ficha Accuratus; vidro e concreto, Sonelastic/ASM (E) e Engineering ToolBox (ρ); polímeros, Callister, Tabela B.2 (E do PP e do PVC) e Engineering ToolBox (demais); CFRP, ficha Toray T700S, com ρ calculada pela regra das misturas; carvalho, Engineering ToolBox.

A tenacidade à fratura separa as classes ainda mais que o módulo. Os valores abaixo, à temperatura ambiente, são os mesmos do artigo sobre tenacidade:

Material	KIc (MPa·√m)	Fonte
Aço AISI 4130	110	Dowling, Tab. 8.1
Ti-6Al-4V recozido	66	Dowling, Tab. 8.1
Alumínio 7075-T651	29	Dowling, Tab. 8.1
Alumina 99,5 %	4	Accuratus
ABS	3,0	Dowling, Tab. 8.2
Policarbonato	2,2	Dowling, Tab. 8.2
Vidro soda-cal	0,76	Dowling, Tab. 8.2
Concreto	0,2 a 1,4	Dowling, Tab. 8.2

As cerâmicas técnicas são mais rígidas e mais leves que o aço, mas toleram trincas dezenas de vezes menos: dura não quer dizer tenaz, diferença tratada no artigo sobre dureza. Os compósitos de fibra chegam à rigidez dos metais com densidade próxima à dos polímeros, mas só na direção das fibras.

Diagrama de Ashby e como escolher o material

O diagrama de Ashby coloca duas propriedades em eixos logarítmicos, em geral o módulo de elasticidade E contra a densidade ρ, e mostra cada família de materiais como uma região do gráfico (Ashby, Acta Metallurgica, 1989). Na escala log-log, cada razão entre as propriedades vira uma reta.

O gráfico abaixo usa os materiais citados neste artigo, não as regiões completas dos bancos de dados de Ashby. Cada material é um ponto quando a fonte dá valor único e um retângulo ou traço quando dá faixa. Os dados vêm da ABNT NBR 8800 (aço), de Callister, do Engineering ToolBox, das fichas Accuratus (alumina) e Toray (CFRP, com densidade estimada) e de Sonelastic/ASM. As retas tracejadas passam pelo aço.

As retas correspondem a três índices de mérito de Ashby (Materials Selection in Mechanical Design, 4ª ed., 2011), cada um para uma função de peça leve e rígida: E/ρ para o tirante, com inclinação 1 no gráfico; E^1/2/ρ para a viga em flexão, com inclinação 2; e E^1/3/ρ para a placa em flexão, com inclinação 3. Todo material acima de uma reta supera o aço naquele critério; todo material abaixo fica atrás. O alumínio cai quase sobre a reta E/ρ do aço, mas fica bem acima das retas de viga e de placa; o CFRP e as cerâmicas técnicas ficam acima das três.

O índice é uma triagem dentro de um método de quatro passos: definir a função da peça (tirante, viga, placa); listar as restrições (temperatura, corrosão, custo, processo); escolher o objetivo (menor massa, custo ou volume); e, com o índice e o diagrama, eliminar candidatos e confirmar os restantes por ensaio no lote real.

Exemplo: viga leve e rígida em aço, alumínio ou CFRP

Uma viga de seção quadrada, com comprimento e rigidez fixos e seção livre, deve ter a menor massa possível. O índice é M = E^1/2/ρ, e a massa da viga é inversamente proporcional a ele.

1. Aço: √200 / 7,85 = 14,14 / 7,85 = 1,80.
2. Alumínio 6061-T6: √69 / 2,70 = 8,31 / 2,70 = 3,08.
3. CFRP T700S/epóxi a 0°: √134 / 1,56 = 11,58 / 1,56 = 7,42.

Para a mesma rigidez, a viga de alumínio pesa 1,80 / 3,08 = 58 % da de aço, e a de CFRP, 1,80 / 7,42 = 24 %, desde que as fibras estejam alinhadas ao eixo da viga. Num tirante, o resultado muda: E/ρ dá 200 / 7,85 = 25,5 para o aço e 69 / 2,70 = 25,6 para o alumínio, um empate, e a decisão passa ao custo, à corrosão e à resistência. A alumina daria 4,98 na viga, mas a fragilidade a elimina no passo das restrições em quase toda peça estrutural.

Como ensaiar cada tipo de material

A classe do material define o ensaio, o corpo de prova e a faixa de força. O artigo sobre os principais ensaios mecânicos descreve cada ensaio; aqui fica o que muda de uma classe para outra.

• Metais: o ensaio de tração dá o escoamento, o R_m, o alongamento e, com extensômetro, o módulo. A curva mostra trecho elástico, escoamento, encruamento e estricção, como no diagrama tensão-deformação.
• Polímeros: tração em corpo de prova em forma de gravata, com velocidade e condicionamento fixados em norma, e flexão para o módulo de flexão das fichas técnicas.
• Elastômeros: tração com curso longo, porque o alongamento na ruptura é muito maior que o de qualquer metal.
• Cerâmicas técnicas: ensaio de flexão em barras pequenas, porque a tração exige alinhamento quase perfeito e a pressão das garras tende a iniciar trincas. A curva é linear até a ruptura, sem patamar plástico.
• Compósitos: tração no plano do laminado, com o corpo de prova cortado na direção de interesse e a direção registrada no laudo; a curva do CFRP a 0° é quase linear até a ruptura.
• Concreto e argamassa: ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos.

A tabela resume a norma principal de cada classe; as edições estão na seção de normas.

Classe	Ensaio principal	Normas	Força típica
Metais	tração	ABNT NBR ISO 6892-1, ASTM E8/E8M	de poucos kN (fios) a centenas de kN (barras)
Plásticos	tração e flexão	ASTM D638, ISO 527-1; ASTM D790, ISO 178	até alguns kN
Elastômeros	tração com grande alongamento	ASTM D412	centenas de N
Cerâmicas técnicas	flexão	ASTM C1161	centenas de N
Compósitos de matriz polimérica	tração no plano	ASTM D3039/D3039M	dezenas de kN
Concreto	compressão	ABNT NBR 5739	centenas de kN

Exemplo: tração de polipropileno

Um corpo de prova de PP do tipo I da ASTM D638, com seção útil de 13 mm × 3,2 mm, rompe com força máxima de 1,12 kN. A área é S₀ = 13 × 3,2 = 41,6 mm², e R_m = 1.120 / 41,6 = 26,9 MPa, coerente com os 27 MPa típicos do PP. Uma força de cerca de 1 kN pede célula de baixa capacidade, como a da máquina universal de coluna simples de 2 a 10 kN (MBIOI-10-M2). Para borrachas e filmes, a versão com curso estendido, de 1.290 mm, está na máquina para alto alongamento.

Exemplo: flexão de alumina

Uma barra de alumina 99,5 % com largura b = 4 mm e altura d = 3 mm é ensaiada em flexão em três pontos, com vão L = 40 mm. Com a tensão de flexão σ = 3FL / (2bd²) e a resistência de 379 MPa da ficha, a força de ruptura é F = 2bd²σ / (3L) = (2 × 4 × 9 × 379) / (3 × 40) = 27.288 / 120 = 227 N. A ASTM C1161 usa barras dessa ordem de tamanho e recomenda a flexão em quatro pontos, que submete um trecho maior da barra à tensão máxima.

Capacidade da máquina, metalografia e software

A força máxima do ensaio define a máquina. Um corpo de prova redondo de aço A36 com 12,5 mm de diâmetro (S₀ = 122,7 mm²) chega a 550 × 122,7 = 67,5 kN e pede a máquina de 100 a 200 kN (MBIOII-200-M2); chapas finas e compósitos cabem na coluna dupla de 5 a 50 kN (MBIOII-50-M2). A escolha da capacidade e das garras está no artigo sobre a máquina universal de ensaio, e os modelos, na página da máquina universal de ensaios. O software BioLab converte força e deslocamento em tensão e deformação e gera o relatório pela norma escolhida. A compressão de corpos de prova de concreto é feita nas prensas elétricas e hidráulicas.

Nos metais, a metalografia mostra por que o material resiste como resiste: tamanho de grão, fases, inclusões e camadas de tratamento superficial. A amostra é cortada na cortadeira metalográfica, polida na politriz metalográfica e observada no microscópio metalográfico.

Normas citadas

A tabela reúne as normas de ensaio citadas no artigo, com a edição vigente conferida em 30/09/2026 quando indicada:

Norma	O que trata	Edição
ABNT NBR ISO 6892-1	tração de metais em temperatura ambiente	2024
ISO 6892-1	tração de metais em temperatura ambiente	2019
ASTM E8/E8M	tração de metais	E8/E8M-25
ASTM D638	tração de plásticos	D638-22
ISO 527-1	tração de plásticos, princípios gerais	2019
ASTM D790	flexão de plásticos	D790-25
ISO 178	flexão de plásticos	2019
ASTM D412	tração de borracha vulcanizada e elastômeros termoplásticos	D412-16(2021)
ASTM C1161	resistência à flexão de cerâmicas avançadas	C1161-18(2023)
ASTM D3039/D3039M	tração de compósitos de matriz polimérica	D3039/D3039M-17(2025)
ABNT NBR 5739	compressão de corpos de prova cilíndricos de concreto	2018
ABNT NBR 8800	projeto de estruturas de aço (valores de cálculo)	2008
DNER-ME 043	ensaio Marshall de misturas asfálticas	vigente