Mecanismos de endurecimento de metais por solução sólida

Mecanismos de endurecimento de metais por solução sólida

Mecanismo de Aumento de Resistência em Metais

O tamanho dos grãos, ou diâmetro médio do grão, em um metal poli cristalino influencia as suas propriedades mecânicas. Grãos adjacentes possuem normalmente orientações cristalográficas diferentes e, obviamente, um contorno de grão comum. Durante a deformação plástica, o contorno do grão atua como uma barreira ao movimento das discordâncias ou dos escorregamentos por duas razões.

Uma vez que os dois grãos possuem orientações diferentes, uma discordância que passa para dentro do grão B terá que alterar a sua direção de movimento; isso se torna mais difícil à medida que a diferença na orientação cristalográfica aumenta.

A desordenação atômica no interior de uma região de contorno de grão irá resultar em uma descontinuidade de planos de escorregamento de um grão para dentro do outro.

Deve-se mencionar que, para contornos de grão de alto ângulo, pode não ser o caso de as discordâncias atravessarem os contornos dos grãos durante a deformação. Em vez disso, uma concentração de tensão à frente do plano de escorregamento em um grão pode ativar fontes de novas discordâncias em um grão adjacente.

Um material com granulação fina (um que possui grãos pequenos) é mais duro e mais resistente do que um material que possui granulação grosseira, uma vez que o primeiro possui uma maior área total de contornos de grãos para dificultar o movimento das discordâncias. Para muitos materiais, o limite de escoamento σe varia de acordo com o tamanho do grão conforme a seguinte relação:

ke e =σ a qual conhecida por equação de Hall-Pectch, d representa o diâmetro médio do grão, enquanto σo e ke são constantes para cada material específico.

Aumento de resistência por solução sólida: Outra técnica utilizada para aumentar a resistência e endurecer metais consiste na formação de ligas com átomos de impurezas que entram quer em solução sólida substitucional, quer em solução sólida intersticial. Neste sentido, isso é chamado de aumento de resistência por solução sólida

Encruamento: É o fenômeno pelo qual um metal se torna mais duro e mais resistente quando ele é submetido a uma deformação plástica. Algumas vezes esse fenômeno também é chamado de endurecimento por trabalho. Pelo fato de a temperatura em que a deformação é efetuada ser “fria” em relação a temperatura absoluta de fusão do metal, também é chamado de trabalho a frio. A maioria dos metais encruam à temperatura ambiente. Algumas vezes é conveniente expressar o grau de deformação plástica como um percentual de trabalho a frio, em vez de expressar como uma deformação. O percentual de trabalho a frio %TF é definido pela expressão:

A0 é a área inicial da seção e Ad representa a área após a deformação.

Ex) Calcule o limite de resistência à tração e à ductilidade (AL%) de um bastão de cobre quando ele é trabalhado a frio de tal modo que seu diâmetro seja reduzido de 15,5 m para 12,2 m ( 0,6 pol. Para 0,48 pol.).

Recuperação: Durante a recuperação, uma parte da energia interna de deformação armazenada é liberada em virtude do movimento das discordâncias (na ausência da aplicação de uma tensão externa), como resultado de uma melhor difusão atômica a temperatura mais elevada. Existe alguma redução no número de discordâncias e são produzidas configurações de discordâncias, que possuem baixas energias de deformação. Além disso, algumas propriedades físicas como as condutividades elétrica, térmica e afins são recuperadas aos seus estados que existiam antes do processo de trabalho a frio.

Recristalização: Mesmo após o processo de recuperação estar completado, os grãos ainda se apresentam em um estado de energia de deformação relativamente elevado. A recristalização é o processo de formação de um novo conjunto de grãos livres de deformação e que são equiaxiais. A recristalização é um processo cuja a extensão depende tanto do tempo quanto da temperatura. O grau de recristalização aumenta em função do tempo.Que mostra um gráfico do limite de resistência à tração e da ductilidade ( à temperatura ambiente) em uma liga de latão em função da temperatura, para um tempo de duração do tratamento térmico constante de Influência da temperatura de recozimento sobre o limite de resistência a tração e a ductilidade de uma liga de latão. O tamanho de grão está indicado em função da temperatura de recozimento.

A variação da temperatura de recristalização em função do percentual de trabalho a frio para o ferro. Para deformações menores do que a crítica (aproximadamente 5%TF), a recristalização não irá ocorrer.

Crescimento do grão Após