Discordâncias e Mecanismos de Aumento de Resistência

1. Discordâncias e Mecanismos de Aumento de Resistência Profª Janaína Araújo

2. DISCORDÂNCIAS A capacidade de um material se deformar plasticamente está relacionado com a habilidade das discordâncias se movimentarem

3. Como a maioria dos metais são menos resistentes ao cisalhamento que à tração e compressão, pode-se dizer que os metais se deformam pelo cisalhamento plástico ou pelo escorregamento de um plano cristalino em relação ao outro; • O escorregamento de planos atômicos envolve o movimento de discordâncias. DeformaçãoPlástica

4. A deformação plástica é o resultado do movimento dos átomos devido à tensão aplicada. Durante este processo ligações são quebradas e outras refeitas; • Nos sólidos cristalinos a deformação plástica geralmente envolve o escorregamento de planos atômicos e o movimento de discordâncias; • A resistência Mecânica pode ser aumentada restringindo-se o movimento das discordâncias. Discordâncias e DeformaçãoPlástica

5. Direção de escorregamento Plano de escorregamento Uma distância interatômica Movimento de Discordâncias

6. Movimento de Discordânciasem Cunha e emHélice

7. Quando os metais são deformados plasticamente cerca de 5% da energia é retida internamente, o restante é dissipado na forma de calor; • A presença de discordâncias promove uma distorção da rede cristalina de modo que certas regiões sofrem tensões compressivas e outras, tensões de tração. Características das Discordâncias

8. ATRAÇÃO • REPULSÃO Interação de Discordâncias

9. Durante a deformação plástica o número de discordâncias aumenta drasticamente; • As discordâncias movem-se mais facilmente nos planos de maior densidade atômica (chamados planos de escorregamento). Neste caso, a energia necessária para mover uma discordância é mínima. Movimento de DiscordânciasemMonocristais

10. Aumento da resistência por adição de elemento de liga (formação de solução sólida ou precipitação de fases); • Aumento da resistência por redução do tamanho de grão; • Aumento da resistência por encruamento; • Aumento da resistência por tratamento térmico (transformação de fase. Mecanismos de aumento de resistência dos metais

11. Quando um átomo de uma impureza esta presente, o movimento da discordância fica restringido, ou seja, deve-se fornecer energia adicional para que continue havendo escorregamento. Por isso soluções sólidas de metais são sempre mais resistentes que seus metais puros constituintes. Interação de DiscordânciasemSoluçõesSólidas

12. Devido as diferentes orientações cristalinas presentes, resultantes do grande número de grãos, as direções de escorregamento das discordâncias variam de grão para grão. DeformaçãoPlásticaemMateriaisPolicristalinos

13. O contorno de grão funciona como um barreira para a continuação do movimento das discordâncias devido as diferentes orientações presentes e também devido às inúmeras descontinuidades presentes no contorno de grão. AumentodaResistênciaporDiminuição do Tamanho de Grão

14. É o fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica (realizado pelo trabalho à frio); • Esse endurecimento dá-se devido ao aumento de discordâncias e imperfeições promovidas pela deformação, que impedem o escorregamento dos planos atômicos; EncruamentoouEndurecimentopelaDeformação à Frio

15. A medida que se aumenta o encruamento maior é a força necessária para produzir uma maior deformação; • O encruamento pode ser removido por tratamento térmico (recristalização). EncruamentoouEndurecimentopelaDeformação à Frio

16. O encruamento aumenta a resistência mecânica O encruamento aumenta o limite de escoamento O encruamento diminui a ductilidade Variação das Propriedades Mecânicas em Função do Encruamento

17. Antes da deformação • Depois da deformação Encruamento e Microestrutura

18. Se os metais deformados plasticamente forem submetidos ao um aquecimento controlado, este aquecimento fará com que haja um rearranjo dos cristais deformados plasticamente, diminuindo a dureza dos mesmos Recristalização (Processo de RecozimentoparaRecristalização)

19. ESTÁGIOS: • Recuperação; • Recristalização; • Crescimento de grão. MecanismoqueOcorre no Aquecimento de um Material Encruado

20. Ex: Latão MecanismoqueOcorre no Aquecimento de um Material Encruado

21. Há um alívio das tensões internas armazenadas durante a deformação devido ao movimento das discordâncias resultante da difusão atômica; • Nesta etapa há uma redução do número de discordâncias e um rearranjo das mesmas; • Propriedades físicas como condutividade térmica e elétrica voltam ao seu estado original (correspondente ao material não-deformado). Recuperação

22. Depois da recuperação, os grãos ainda estão tensionados; • Na recristalização, os grão se tornam novamente equiaxiais (dimensões iguais em todas as direções); • O número de discordâncias reduz mais ainda; • As propriedades mecânicas voltam ao seu estado original. Recristalização

23. Depois da recristalização, se o material permanecer por mais tempo em temperaturas elevadas, o grão continuará à crescer; • Em geral, quanto maior o tamanho de grão mais mole é o material e menor é sua resistência Crescimento de Grão

24. A temperatura de recristalização é dependente do tempo; • A temperatura de recristalização está entre 1/3 e ½ da temperatura de fusão. Temperaturas de Recristalização

25. Chumbo - 4C • Estanho - 4C • Zinco 10C • Alumínio de alta pureza 80C • Cobre de alta pureza 120C • Latão 60-40 475C • Níquel 370C • Ferro 450C • Tungstênio 1200C Temperaturas de Recristalização

26. Deformação a quente: • quando a deformação ou trabalho mecânico é realizado acima da temperatura de recristalização do material; • Deformação a frio: • quando a deformação ou trabalho mecânico é realizado abaixo da temperatura de recristalização do material. Deformação a Quente e Deformação a Frio

27. Vantagens: • Permite o emprego de menor esforço mecânico para a mesma deformação; • Promove o refinamento da estrutura do material, melhorando a tenacidade; • Elimina porosidades; • Deforma profundamente devido a recristalização Deformação a Quente

28. Desvantagens: • Exige ferramental de boa resistência ao calor, o que implica em custo; • O material sofre maior oxidação, formando casca de óxidos; • Não permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas. Deformação a Quente

29. Aumenta a dureza e a resistência dos materiais, mas a ductilidade diminui; • Permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas; • Produz melhor acabamento superficial. Deformação a Frio