Biblioteca técnica · aços planos

Limite de escoamento e resistência à tração, em linguagem simples

“Por que o escoamento importa para a minha peça?” Porque ele marca até onde o aço aguenta esforço e ainda volta à forma. Acima dele, a peça fica deformada de vez.

Em duas frases: o limite de escoamento (LE) é o esforço (a força por milímetro quadrado, que os técnicos chamam de tensão) a partir do qual o aço deixa de voltar à forma e começa a deformar de vez. O limite de resistência à tração (LR) é o maior esforço que ele aguenta antes de romper. Os dois saem do mesmo ensaio e são medidos em MPa.

O ensaio que mede os dois

O LE e o LR não saem de uma tabela nem de uma fórmula: são medidos em um ensaio, o ensaio de tração.

No ensaio de tração, um pedaço do aço, chamado corpo de prova, é preso pelas duas pontas e puxado devagar até romper. Durante o ensaio, a máquina mede a força que faz e o quanto o corpo de prova esticou.

Um corpo de prova mais grosso aguenta mais força. Por isso a força é dividida pela área da seção do corpo de prova, medida antes do ensaio. O resultado dessa divisão se chama tensão. O LE e o LR são dois valores de tensão.

O jeito de fazer o ensaio é padronizado. A norma brasileira que descreve o método é a ABNT NBR ISO 6892-1, citada aqui só como referência.

A curva, em três trechos

O ensaio desenha uma curva: de um lado, quanto o corpo de prova esticou; do outro, a tensão.

Curva genérica, sem escala e sem valores. O formato muda de um aço para outro.

1. Estica e volta: No começo, a tensão sobe quase em linha reta. Se a força for retirada neste trecho, o corpo de prova volta ao comprimento que tinha. É a deformação elástica.
2. Estica e fica: A partir do limite de escoamento (LE), parte do que o aço estica fica: ao tirar a força, ele volta só um pouco e fica mais comprido do que era. É a deformação plástica, ou permanente. A tensão ainda sobe até o ponto mais alto da curva, que é o limite de resistência à tração (LR).
3. Perde força e rompe: Depois do ponto mais alto, a força que o corpo de prova aguenta cai, até ele romper.

Nem todo aço mostra o escoamento como um ponto nítido na curva. Nesse caso vale um critério combinado, o limite de escoamento convencional: a tensão em que a deformação permanente chega a um valor fixado, em geral 0,2 %.

O que muda na sua peça

Depende do que a peça tem de fazer.

A peça não pode ficar torta no uso: Um suporte, uma prateleira, uma travessa. Enquanto o esforço fica abaixo do LE, a peça flexiona um pouco e volta quando a carga sai. Se o esforço passa do LE, ela fica deformada. Por isso quem projeta a peça mantém a tensão de uso abaixo do LE.
A peça vai ser dobrada ou estampada: Aqui é o contrário: a deformação permanente é o que se quer. Para a chapa ficar na forma nova, o esforço da dobra ou da prensa precisa passar do LE. Quando a ferramenta solta a peça, uma parte da deformação volta: é o retorno elástico, que depende, entre outras coisas, do LE do aço. Nos aços para estampagem, a especificação costuma limitar o LE por cima (um máximo ou uma faixa) e exigir um alongamento mínimo; o LR também costuma vir limitado, como máximo ou como faixa.
A peça não pode romper: O LR é a maior tensão que o aço aguenta no ensaio. Mas, antes de chegar ao LR, o aço já passou do LE: a peça já deformou de vez.

Como os números aparecem

A unidade, o mínimo da norma, o valor do certificado e os símbolos.

O LE e o LR são tensões, e a unidade usada é o megapascal (MPa). Você também pode encontrar N/mm² (newton por milímetro quadrado): é a mesma unidade com outro nome, e o número não muda.

Em documentos antigos você pode encontrar o kgf/mm² (quilograma-força por milímetro quadrado), uma unidade fora do Sistema Internacional (SI), que está em desuso. Para passar de kgf/mm² para megapascal, multiplique o número por 9,80665, ou seja, um pouco menos de 10.

Exemplo ilustrativo O número é inventado e não é de nenhum aço. Um LE de 100 MPa quer dizer 100 newtons para cada milímetro quadrado de seção. Uma tira com 20 mm² de seção, puxada pelas pontas, começaria a deformar de vez com 2.000 newtons, perto de 204 kgf.

Na norma do aço, o valor vem como limite: um mínimo, um máximo ou uma faixa. No certificado do material vem o valor medido no ensaio de uma amostra daquele lote, que é comparado com o limite da norma.

Os mesmos valores também aparecem como símbolos, que vêm, em geral, da norma do ensaio: R_e, R_eH ou R_eL para o limite de escoamento; R_p0,2 para o limite de escoamento convencional; R_m para o limite de resistência à tração; A para o alongamento.

E o nome muda um pouco de um texto para outro: o que o mercado chama de limite de resistência (LR) também aparece como resistência à tração. É a mesma medida.

Glossário rápido

As palavras desta página, cada uma em uma linha.

Ensaio de tração: Ensaio em que um corpo de prova é puxado até romper, enquanto se medem a força e o quanto ele esticou.
Corpo de prova: O pedaço do material preparado para o ensaio.
Tensão: A força dividida pela área da seção em que ela age.
Limite de escoamento (LE): A tensão em que o aço começa a deformar de forma permanente.
Limite de resistência à tração (LR): A maior tensão que o aço aguenta no ensaio, a da força máxima.
Alongamento: Quanto o corpo de prova ficou mais comprido depois de romper, em porcentagem do comprimento marcado nele antes do ensaio.
MPa: Megapascal, unidade de tensão. É o mesmo que N/mm².

O que dizer na cotação

Você não precisa saber o LE e o LR de cor para pedir uma cotação. Informe o que tiver.

Norma e grau: Se o desenho ou o pedido cita uma norma e um grau, informe os dois como estão escritos: é a norma que fixa os limites de LE e de LR. Se você tem só a descrição de uma nota ou de uma cotação anterior, o decodificador explica os códigos.
Valor pedido no desenho: Se o desenho pede um valor de LE ou de LR, informe o número, a unidade e se ele é mínimo, máximo ou faixa.
O que a peça faz: Sem norma e sem valor? Diga para que serve a peça e como ela é feita: se é dobrada, estampada, soldada, se carrega peso. Isso ajuda a chegar ao material certo.

A lista completa do que informar está em Como especificar seu pedido de aço.