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Mecanismos de endurecimento de metais
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MECANISMOS DE ENDURECIMENTO DE METAIS
Eng.os metalurgistas e Eng.os de materiais visam o "projeto" de ligas com elevadas resistência mecânica (SE 0,2%), ductilidade (A% e RA%) e tenacidade (resistência ao impacto). Entretanto, freqüentemente, a ductilidade e a tenacidade são reduzidas quando uma liga sofre endurecimento. Como as deformações plásticas macroscópicas correspondem ao movimento de um grande número de discordâncias, a habilidade de um metal deformar plasticamente depende, basicamente, da movimentação de suas discordâncias. As técnicas de endurecimento em metais contam com um princípio simples: Quanto maior for a restrição ao movimento de discordâncias, maior será a resistência mecânica de um material metálico.
PRINCIPAIS MECANISMOS DE ENDURECIMENTO EM METAIS
1)- Endurecimento pela redução do tamanho de grão 2) Endurecimento pela formação de solução sólida 3) Endurecimento por encruamento 4) Endurecimento por dispersão de partículas 4.1) Endurecimento por dispersão de partículas incoerentes 4.2) Endurecimento por dispersão de partículas coerentes
1) ENDURECIMENTO PELA REDUÇÃO DO TAMANHO DE GRÃO Em um metal policristalino, o tamanho dos grãos (diâmetro médio dos grãos) exerce influência sobre as propriedades mecânicas. Grãos adjacentes possuem diferentes orientações cristalinas e um contorno de grão em comum. Os contornos de grão atuam como barreiras para a movimentação de discordâncias por duas razões: 1- Como os grãos possuem orientações diferentes, uma discordância que se movimenta do grão A para B, deve mudar sua direção de movimento; e isso, é mais difícil quanto maior for a diferença entre orientação entre os grãos. 2- A desordem atômica na região de um contorno de grão resulta em uma descontinuidade no plano de escorregamento de um grão para outro.
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2) ENDURECIMENTO PELA FORMAÇÃO DE SOLUÇÃO SÓLIDA O endurecimento por solução sólida consiste na adição de elementos de liga, visando a formação de soluções sólidas substitucionais ou intersticiais (dependendo da relação de tamanhos atômicos entre o solvente e o soluto). As ligas metálicas são mais resistentes que metais puros porque os átomos do elemento de liga (soluto) impõem tensões e deformações no reticulado ao redor destes átomos. A interação entre estes campos de tensão e as discordâncias provoca, conseqüentemente, uma restrição no movimento das discordâncias, endurecendo a liga. (Note que não existe a presença de uma nova fase). Existem interações entre discordâncias e átomos em solução sólida. As deformações no reticulado provocadas pela presença de uma discordância formam sítios que acomodam átomos substitucionais e reduzem as tensões no reticulado.
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4) ENDURECIMENTO POR DISPERSÃO DE PARTÍCULAS Os contornos entre diferentes fases (precipitado e matriz) em uma liga são defeitos planares e interferem na movimentação de discordâncias provocando, conseqüentemente, aumento de resistência e dureza. 4.1)
ENDURECIMENTO POR DISPERSÃO DE PARTÍCULAS INCOERENTES A ocorrência de precipitados incoerentes é muito mais freqüente que precipitados coerentes. Os precipitados ou fases incoerentes não apresentam coerência entre os reticulados cristalinos do precipitado e matriz.
Exemplo 1: Al (CFC) e AlCu2 (fase θ - ortorrômbica)
Exemplo 2: Fe3C em aços-carbono
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