Metalurgia 1

Prévia do material em texto

1) A tensão τ para movimentar discordâncias em um cristal relaciona-se com a densidade 
ρ de discordâncias através de uma relação do tipo: 
 
a) Explique como se pode determinar a densidade de discordância no laboratório. 
Resposta: 
A densidade de discordância pode ser determinada pela técnica de raio X. Ela ocorre em ângulos 
definidos que satisfazem a lei de Bragg. Ela é uma ferramenta útil para estudar a microestrutura 
de materiais, determinar densidade de discordâncias e tamanho de cristalino. E também através 
da microscopia eletrônica de transmissão (MET). 
 
1) Em uma dada estrutura cristalina, a caracterização de discordâncias pelo seu Vetor de Burgers 
é geralmente mais conveniente do que qualquer outra descrição geométrica. Diferencie uma 
discordância em cunha de uma discordância em hélice, através do conceito do Vetor de Burgers. 
Resposta: 
Vetor de Burgers da discordância - b. Ele caracteriza a discordância e é uma forma de 
representação gráfica. Fornece a magnitude e a direção de distorção da rede cristalina associada 
com a discordância. Seu módulo corresponde à distância em que houve deslocamento dos 
átomos ao redor da discordância. 
Discordância em cunha: 
Na discordância em cunha, a linha da discordância é perpendicular ao vetor de Burgers b e 
desliza no mesmo sentido do vetor b. 
 
Discordância em hélice (40:48h): 
 
Forma um caminho em espiral dentro do material. No plano da figura acima (vista superior) 
podemos observar a criação dos defeitos no material com o surgimento de um plano não 
deslocado com um outro plano deslocado. Para deslocar o plano as ligações atômicas são 
refeitas. 
O nome “hélice” ou “parafuso” é atribuído ao caminho em espiral, em hélice ou em rampa 
traçado em torno da linha da discordância. Podemos notar que a linha de discordância é paralela 
ao vetor de Burgers b ou vetor deslocamento e se move perpendicularmente ao vetor b. 
 
 
Segue abaixo tabela com o resumo da discordância em cunha x discordância em hélice. 
 
 
 
2) Explique o motivo pelo qual geralmente metais HC são tipicamente mais frágeis do que metais 
CFC e CCC. 
Resposta: 
Metais com estrutura HC possuem 3 sistemas de escorregamento e metais com as estruturas 
CFC ou CCC possuem 12 sistemas de escorregamento. Quanto mais sistemas de escorregamento 
maior é a probabilidade de as discordâncias movimentarem-se e, consequentemente, mais 
dúcteis serão. Assim, metais HC possuem menos números de sistemas de escorregamento, o 
que os tornam mais dúcteis. 
 
3) Como você explica que um lingote de aço com dimensões de metros seja transformado por 
deformação plástica em chapas com espessuras de milímetros sem perder sua estrutura 
cristalina? 
Resposta: 
A deformação plástica do lingote de aço em chapas ocorre devido à movimentação de um 
grande número de átomos em resposta à aplicação de uma tensão. A presença de 
descontinuidades no material submetido a essa tensão permite que as ligações entre os átomos 
sejam rompidas e formadas novamente. Desta forma não perdendo a estrutura cristalina. 
 
4) A tensão de cisalhamento necessária para que ocorra deformação plástica no ferro é estimada 
em 12.836 MPa, caso seja adotado o modelo de rede perfeita de Frenkel (1926). Por outro lado, 
a mesma tensão cai para 32,2 MPa, caso seja adotado o modelo de deslizamento segundo 
Peierls-Nabarro (1940). Considerando que o valor experimental é de cerca de 10 MPa, comente 
estes resultados. 
Resposta: 
A rede de Frenkel considera um material de ferro puro (material perfeito) que é impossível fora 
do campo teórico. Nesse caso, as interações atômicas seriam muito fortes, pois os átomos da 
rede cristalina estariam distribuídos de forma uniforme e equidistantes, o que dificulta o 
deslocamento cisalhante entre os planos cristalográficos. Já Peierls-Nabarro considera 
discordâncias presentes no material e modela a resistência mecânica em função da presença 
delas e a força necessária para movimentar essas discordâncias através de uma rede cristalina 
é menor. 
 
5) Explique a razão pela qual alguns metais (como chumbo e estanho) não conseguem encruar 
quando deformados na temperatura ambiente, enquanto outros metais (como ferro) 
conseguem. 
Resposta: 
A maioria dos materiais encruam à temperatura ambiente. Entretanto, alguns metais como o 
chumbo e o estanho não encruam, pois a temperatura de recristalização desses metais está 
abaixo da temperatura ambiente. Sendo assim, ao deformarmos à frio esses metais eles 
recristalizam-se formando uma estrutura não encruada. 
 
6)