Tipos De Tratamento E Liga De Estrutura

O tamanho dos grãos, ou diâmetro médio do grão, em um metal policristalino influencia as suas propriedades mecânicas. Grãos adjacentes possuem normalmente orientações cristalográficas diferentes e, obviamente, um contorno de grão comum, conforme está indicado na Fig. 10.1. Durante a deformação plástica, o contorno do grão atua como uma barreira ao movimento das discordâncias ou dos escorregamentos por duas razões:

1. 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.

2. 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, (figura 10.2) 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.(figura 10.3)

Figura 10.1: movimento de uma discordância ao longo de dois grãos (ao longo de um contorno de grão)

Figura 10.2: Diagrama esquemático mostrando contornos de grão de baixo e de alto ângulo.

Figura 10.3: Foto de uma liga de titânio na qual as linhas escuras são os acúmulos das discordâncias.

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.

Figura 10.3b: Influência do tamanho do grão sobre o limite de escoamento de uma liga de latão.

2. 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

3. 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.).

Figura 10.4: percentual de deformação a frio para o latão aço e cobre.

Figura 10.5: A influência do trabalho a frio sobre o comportamento tensão-deformação para o aço com baixo teor de carbono.

4 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.

5 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. A influência da temperatura está demonstrada na figura 10.6 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 1 h.

Figura 10.6: 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.

Figura 10.7: A variação da temperatura