Mecanismos de difusão nos metais e ligas

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Mecanismos de difusão nos metais e ligas
APRESENTAÇÃO
A difusão é o fenômeno de transporte de material por meio do movimento dos átomos. Os átom
os apenas estão em repouso absoluto quando a temperatura é igual a zero absoluto (-273 oC). Ac
ima dessa temperatura, os átomos começam a vibrar e saem de sua posições originais. No estado 
sólido, a difusão ocorre quando os átomos de um elemento se movem por meio da rede cristalin
a de outro material. Em razão do fenômeno de difusão, as ligas metálicas podem ser tratadas par
a obter maior resistência mecânica na superfície.
Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar a difusão em materiais, principalmente em só
lidos, bem como aprender sobre os principais mecanismos da difusão em materiais e como a dif
usão interfere na compatibilidade entre os diferentes tipos de materiais.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Conceituar difusão entre materiais.•
Reconhecer os mecanismos de difusão dos materiais.•
Identificar os materiais em função de suas compatibilidades.•
INFOGRÁFICO
A difusão atômica em metais e ligas é particularmente importante, pois a maioria das reações no 
estado sólido, que são fundamentais em metalurgia, envolve movimentos atômicos. 
Existem dois mecanismos básicos de difusão de átomos em um sólido cristalino, e ambos envol
vem defeitos pontuais: mecanismo substitucional ou de lacunas e mecanismo intersticial. Além 
desses dois, o movimento atômico pode se dar por meio do mecanismo de anel, de ocorrência m
ais difícil, pois envolve maior gasto de energia. 
Para saber mais a respeito desses mecanismos de difusão, confira o Infográfico a seguir.
CONTEÚDO DO LIVRO
A difusão consiste no transporte de matéria no estado sólido, induzido por agitação térmica. Em 
outras palavras, a difusão é o movimento de uma espécie química de uma região de alta concent
ração para outra de baixa concentração. Muitas reações e processos industriais importantes no tr
atamento de materiais dependem do transporte de massa de uma espécie sólida, líquida ou gasos
a (a nível microscópico) em outra fase sólida. Isso é realizado obrigatoriamente por meio da difu
são. 
Na obra Materiais de construção mecânica, leia o capítulo Mecanismos de difusão nos metais e 
ligas, base teórica desta Unidade de Aprendizagem.
Boa leitura.
MATERIAIS DE 
CONSTRUÇÃO 
MECÂNICA
Ronei Stein
 
Mecanismos de difusão 
nos metais e ligas
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Conceituar difusão entre materiais.
  Reconhecer os mecanismos de difusão dos materiais.
  Identificar os materiais em função de suas compatibilidades.
Introdução
A difusão consiste no transporte de matéria no estado sólido, induzido 
por agitação térmica. Em outras palavras, a difusão é o movimento de 
uma espécie química de uma região de alta concentração para outra de 
baixa concentração. Muitas reações e processos industriais importantes 
no tratamento de materiais dependem do transporte de massa de uma 
espécie sólida, liquida ou gasosa (a nível microscópico) para outra fase 
sólida. Isso é realizado obrigatoriamente através da difusão.
Conceitos gerais sobre difusão
A difusão refere-se ao fl uxo de quaisquer espécies químicas, como íons, áto-
mos, elétrons e moléculas. A magnitude desse fl uxo depende do gradiente de 
concentração e da temperatura. O processo de difusão é essencial em muitas 
tecnologias atuais. Nessas aplicações, o controle sobre a difusão de átomos, 
íons, moléculas e outras espécies exerce papel fundamental. Centenas de tec-
nologias dependem da taxa de difusão, e sua falta de controle pode inviabilizar 
o sucesso de uma tecnologia (ASKELAND; WRIGHT, 2014).
Muitas reações e processos que são importantes no tratamento de materiais 
dependem da transferência de massa ou no interior de um sólido específico 
(ordinariamente em um nível microscópico) ou a partir de um líquido, um gás 
ou uma outra fase sólida. Isso é realizado obrigatoriamente através de difusão. 
Mas o que esse processo significa exatamente? 
Difusão é o fenômeno de transporte de matéria através do movimento 
atômico (CALLISTER JUNIOR; RETHWISCH, 2014). Da mesma forma que 
a corrente elétrica está associada ao transporte de cargas elétricas através de 
um fio condutor quando este está sujeito a uma diferença de potencial elétrico, 
a difusão está associada ao transporte de massa que ocorre em um sistema 
quando nele existe um gradiente de concentração química. 
A difusão pode ser definida como o mecanismo pelo qual a matéria é trans-
portada por meio da própria matéria. Os átomos, nos gases, nos líquidos e nos 
sólidos, estão em movimento constante e migram com o passar do tempo. Nos 
gases, os movimentos atômicos são relativamente rápidos, como se percebe, 
por exemplo, no movimento fugaz de muitos aromas ou do fumo. Nos líquidos, 
os movimentos atômicos são, em geral, mais lentos do que nos gases, como 
é evidenciado pelo deslocamento da tinta na água em estado líquido. Nos 
sólidos, os movimentos atômicos ocorrem com dificuldade devido à ligação 
dos átomos em posições de equilíbrio. Contudo, as vibrações térmicas que 
ocorrem nos sólidos permitem a movimentação de alguns átomos. Nos metais 
e ligas metálicas, a difusão dos átomos é particularmente importante, já que 
a maior parte das reações no estado sólido envolve movimentos atômicos 
(SMITH; HASHEMI, 2012). 
Callister Junior e Rethwisch (2014) apresentam um exemplo bastante 
simples para entendermos a difusão nos materiais. Imagine que foram co-
locadas juntas duas barras de dois metais diferentes (cobre e níquel), de 
tal modo que exista um contato íntimo entre duas faces. Então, esse par 
é aquecido a uma temperatura elevada (porém abaixo da temperatura de 
fusão para ambos os metais) durante um período prolongado de tempo e 
posteriormente resfriado a temperatura ambiente. Através de uma análise 
química, será possível perceber que as concentrações de ambos os metais 
irão variar de acordo com a posição, sendo que esse resultado indica que 
os átomos de cobre migraram ou se difundiram para o interior do níquel, 
e que o níquel se difundiu no interior do cobre. Esse processo, no qual os 
átomos de um metal se difundem para o interior de um outro, é conhecido 
como interdifusão ou difusão de impurezas. 
Em redes cristalinas, existem dois mecanismos principais de difusão atô-
mica, que são: 
Mecanismos de difusão nos metais e ligas2
  mecanismo substitucional ou por lacunas; 
  mecanismo intersticial.
Porém, antes de discutirmos e analisarmos esses dois tipos mecanismos de 
difusão atômica (os quais serão apresentados no subcapítulo a seguir), precisamos, 
primeiro, entender o conceito de lacuna, que se refere aos defeitos nos materiais. 
De acordo com Askeland e Wright (2014), defeitos são descontinuidades locali-
zadas nos arranjos atômicos ou iônicos, teoricamente considerados perfeitos, de 
uma estrutura cristalina. Embora sejam consideradas pontuais, as imperfeições 
afetam uma região que envolve vários átomos ou íons e podem, como mostra a 
Figura 1, ser criadas pelo movimento dos átomos ou íons, quando há aumento 
de energia decorrente de aquecimento, durante o processamento do material ou 
em virtude da introdução (intencional ou não) de impurezas.
Figura 1. Defeitos pontuais oriundos da descontinuidade na organização atômica, sendo: 
(a) lacuna; (b) átomo intersticial; (c) átomo substitucional grande; (d) defeito de Frenkel; 
(e) defeito de Schottky. 
Fonte: Adaptada de Smith (2012, p. 106-110).
a) b) c)
d)
e)
Defeito de Frenkel
Defeito de Schottky
3Mecanismos de difusão nos metais e ligas
Impurezas são elementos ou compostos químicos que se originam de matérias-primas 
ou do processamento. Elas podem ocupar posições regulares da rede (impureza 
substitucional), ou seja, substituir um átomo regular, ou ocupar uma posição intersticial 
da rede (impureza intersticial).As lacunas são produzidas sempre que há falta de um átomo ou íon em 
seu local esperado da estrutura cristalina. Quando faltam átomos ou íons (ou 
seja, quando existem lacunas), a entropia global do material aumenta, o que 
leva à estabilidade termodinâmica do material cristalino. Todos os materiais 
cristalinos possuem defeitos do tipo lacuna.
Mecanismos de difusão
A partir de uma perspectiva atômica, a difusão consiste simplesmente na 
migração em etapas dos átomos em um sítio na rede cristalina para outro 
na mesma rede. De fato, os átomos nos materiais sólidos estão em constante 
movimento, mudando rapidamente suas posições (CALLISTER JUNIOR; 
RETHWISCH, 2014), portanto, para que um átomo faça esse tipo de movi-
mento, duas condições devem ser atendidas:
1. deve existir um sítio adjacente vazio;
2. o átomo deve possuir energia suficiente para quebrar as ligações atô-
micas que o une aos seus átomos vizinhos para, depois, causar alguma 
distorção da rede cristalina durante seu deslocamento. 
Diferentes modelos foram propostos para esse movimento dos átomos. 
Porém, conforme já descrito anteriormente, em redes cristalinas, existem dois 
mecanismos principais de difusão atômica aceitos, o mecanismo substitucional, 
ou por lacunas, e o mecanismo intersticial. Neste subcapítulo, iremos estudar 
esses dois mecanismos de difusão.
Mecanismos de difusão nos metais e ligas4
Difusão por lacuna
Um mecanismo envolve o intercâmbio de um átomo de uma posição normal 
na rede cristalina para um sítio vago, ou lacuna, adjacente na rede cristalina 
(Figura 2). Esse mecanismo é conhecido como difusão por lacuna. Obviamente, 
nesse processo haverá exigência da presença de lacunas, e a extensão segundo 
a qual a difusão por lacunas pode ocorrer é uma função do número desses 
defeitos presente na rede cristalina. Uma vez que os átomos em difusão e as 
lacunas trocam de posições, a difusão dos átomos em uma direção corresponden 
a um movimento das lacunas na direção oposta. Tanto a autodifusão como 
a interdifusão ocorrem segundo esse mecanismo, sendo que, no caso desse 
último tipo, os átomos de impurezas devem substituir os átomos hospedeiros 
(CALLISTER JUNIOR; RETHWISCH, 2014).
Figura 2. Representação esquemática dos mecanismos de difusão, sendo: 
(a) difusão por lacuna; (b) difusão intersticial.
Fonte: Callister Junior e Rethwisch (2014, p. 116).
a) Lacuna Lacuna
b)
5Mecanismos de difusão nos metais e ligas
A difusão de diferentes átomos em diferentes direções é conhecida como interdifusão. 
Os dois importantes mecanismos pelos quais os átomos ou íons podem se difundir 
são difusão por lacunas e difusão intersticial.
Nas redes cristalinas, os átomos podem se mover de uma posição atômica 
para outra, se a energia de ativação, fornecida pela vibração térmica dos átomos, 
for suficiente e se existirem, na rede, lacunas ou outros defeitos cristalinos 
para os quais esses átomos possam se mover. Nos metais e nas ligas metálicas, 
as lacunas constituem imperfeições de equilíbrio e, por conseguinte, existem 
sempre algumas lacunas, o que permite a ocorrência de difusão substitucional. 
À medida que a temperatura do metal aumenta, o número de lacunas presentes 
também sobe, assim como a energia térmica disponível e, por isso, a velocidade 
de difusão é maior a temperaturas mais elevadas (SMITH; HASHEMI, 2012).
Durante o aumento de temperatura, enquanto os átomos vibram mais energicamente, 
uma pequena fração deles se recolocará no reticulado. Claro que a fração não depende 
apenas da temperatura, mas também de quão justos os átomos estão ligados em 
suas posições. A energia necessária para um átomo mudar de posição é chamada de 
energia de ativação (VAN VLACK, 1970).
Se um átomo que está próximo a uma lacuna tiver energia de ativação sufi-
ciente, pode se mover para a própria posição da lacuna e, com isso, contribuir 
para a autodifusão dos átomos de cobre na rede. A energia de ativação para a 
autodifusão é igual à soma da energia de formação da lacuna com a energia 
de ativação para mover essa lacuna (SMITH; HASHEMI, 2012). A Tabela 1 
apresenta as energias de ativação de alguns metais puros.
Mecanismos de difusão nos metais e ligas6
 Fonte: Adaptada de Smith e Hashemi (2012, p. 132). 
Metal
Temperatura 
de fusão (ºC)
Estrutura 
cristalina
Faixa de 
temperatura 
estudada 
(ºC)
Energia de 
ativação
Kj/
mol
Kcal/
mol
Zinco 419 HC 240-418 91,6 21,9
Alumínio 660 CFC 400-610 165 39,5
Cobre 1.083 CFC 700-990 196 46,9
Níquel 1.452 CFC 900-1.200 293 70,1
Ferro 1.530 CCC 808-884 240 57,5
Molibdênio 2.600 CCC 2.155-2.540 460 110
T abela 1. Energias de ativação para a autodifusão de alguns metais puros 
Durante a autodifusão (ou difusão substitucional em estado sólido), os átomos 
devem quebrar as ligações originais entre os átomos e substituí -las por novas 
ligações. Esse processo ocorre por existirem lacunas presentes e, portanto, 
pode ocorrer em baixas energias de ativação. Para que esse processo ocorra em 
ligas, é necessário que haja solubilidade sólida de um tipo de átomo em outro.
Difusão intersticial
Sempre que houver um pequeno átomo ou íon intersticial na estrutura cristalina, 
esse átomo ou íon vai se mover de um interstício para outro. Não é necessário 
ter lacunas nesse mecanismo. A difusão intersticial ocorre mais facilmente que 
a difusão de lacunas porque há bem mais espaços intersticiais que lacunas. 
Os átomos intersticiais são relativamente pequenos e podem se difundir com 
mais rapidez (ASKELAND; WRIGHT, 2014).
Nas redes cristalinas ocorre difusão intersticial quando os átomos se movem 
de um interstício para outro vizinho, sem causarem deslocamentos permanentes 
nos átomos da rede cristalina da matriz. Para que o mecanismo de difusão 
intersticial tenha lugar, é necessário que os átomos que se difundem sejam 
relativamente pequenos, quando comparados com os átomos da matriz. Áto-
mos pequenos (como, por exemplo, o hidrogênio, o oxigênio, o nitrogênio e o 
7Mecanismos de difusão nos metais e ligas
carbono) podem se difundir intersticialmente nas redes cristalinas de alguns 
metais. Nesse processo, ou seja, na difusão intersticial do carbono no ferro, 
os átomos de carbono, ao entrarem ou saírem dos interstícios, precisam “abrir 
caminho” entre os átomos de ferro da matriz (SMITH; HASHEMI, 2012).
Na maioria das ligas metálicas, a difusão intersticial ocorre muito mais rapidamente do 
que a difusão por lacunas, uma vez que os átomos intersticiais são menores, e, dessa 
forma, são também mais móveis. Além disso, existem mais posições intersticiais vazias 
do que lacunas; portanto, a probabilidade de um movimento atômico intersticial é 
maior do que para a difusão por lacunas.
Relação entre difusão e compatibilidade 
entre materiais
Os materiais estão intimamente ligados à existência e à evolução da espécie 
humana. Desde o início da civilização, os materiais e a energia são usados 
com o objetivo de melhorar o nível de vida do ser humano. Com o passar 
dos anos e o avanço da tecnologia, os materiais foram evoluindo, sendo que 
atualmente, a ciência dos materiais está associada à geração de conhecimento 
básico sobre a estrutura interna, propriedades e processamento dos materiais. 
O emprego de materiais na forma de produtos acabados envolve, geralmente, 
etapas de processamento nas quais algumas de suas características podem ser 
signifi cativamente alteradas, o que, normalmente, resulta em modifi cações na 
estrutura interna do material.
A modificação da forma geométrica de um material metálico, ou seja, sua conformação 
plástica, resulta em alterações no estado de tensão da estrutura atômica e modificações 
na estrutura do nível atômico. As condições encontradas durante tal processamento 
exercem influência decisiva no arranjo final dos átomos do material.
Mecanismos de difusão nos metais e ligas8
Um exemplo típico é a produção de uma peça metálica obtida pelo processo de 
fundição de metais, como é o caso de pistão de automóvel (Figura 3). Nessecaso, um 
molde geralmente metálico, com uma cavidade com a mesma forma geométrica do 
pistão, é preenchida com um volume de metal líquido. Após a solidificação desse 
metal, a peça é desmontada e a fundição do pistão é concluída. Se a velocidade de 
solidificação do metal líquida for alta ou baixa, a estrutura interna do material trará 
defeitos aos arranjos atômicos, e assim, influenciará as propriedades da peça.
Figura 3. Exemplo de pistão de automóvel.
Fonte: Maxx-Studio/Shutterstock.com.
A migração atômica pode ocorrer ao longo de discordâncias, contornos de 
grão e superfícies externas. Estes são, algumas vezes, chamados de caminhos 
de difusão de “curto-circuito”, uma vez que as taxas de difusão são muito 
maiores do que aquelas para a difusão no meio da massa sólida. Contudo, na 
maioria dos casos, as contribuições dos curtos-circuitos para o fluxo de difusão 
global são insignificantes, pois as áreas de secção reta para esses caminhos 
são extremamente pequenas (CALLISTER JUNIOR; RETHWISCH, 2014).
Em metais e ligas, a difusão intersticial é um mecanismo importante para a 
difusão de impurezas de raio atômico pequeno em relação aos do hospedeiro. 
Muitas vezes, essas impurezas são propositais para se conseguir determinadas 
propriedades e, nesse caso, as inclusões são de formato arrendado e com 
distribuição controlada. Nos mecanismos de endurecimento superficial em 
aços de alta resistência ao desgaste é comum, por exemplo, promover inclusões 
controladas de carbonetos ou carbonitretos de titânio e nióbio; essa propriedade, 
entretanto, conflita com a resistência à corrosão, visto que essas inclusões são 
geradoras de pilhas de ação local (NUNES, 2012).
Já para os materiais iônicos (como, por exemplo, materiais cerâmicos), o 
fenômeno de difusão é mais complicado do que para os metais, uma vez que 
9Mecanismos de difusão nos metais e ligas
é necessário levar em consideração o movimento de difusão de dois tipos de 
íons que possuem cargas opostas. A difusão nesses materiais ocorre geralmente 
através de um mecanismo de lacunas (conforme indicado na Figura 2(a)). Com 
o objetivo de manter a neutralidade das cargas em um material iônico, Callister 
Junior e Rethwisch (2014) afirmam que as lacunas de íons:
  ocorrem em pares;
  se formam em compostos não estequiométricos;
  são criadas por íons de impurezas substitucionais que possuem estados 
de carga diferentes dos estados dos íons hospedeiros.
Em qualquer caso, uma transferência de carga elétrica está associada ao 
movimento de difusão em um único íon. Com o objetivo de manter uma neu-
tralidade local das cargas na vizinhança desse íon em movimento, é necessário 
que uma outra espécie com uma carga igual e de sinal oposto acompanhe o 
movimento de difusão do íon. Possíveis espécies carregadas incluem uma 
outra lacuna, um átomo de impureza, ou um portador de carga eletrônica. 
Como consequência, a taxa de difusão desses pares eletricamente carregados 
é limitada pela taxa de difusão da espécie que move mais lentamente.
Quando um campo elétrico externo é aplicado através de um sólido iônico, 
os íons eletricamente carregados migram (ou seja, se difundem) em resposta 
às frações que são aplicadas sobre eles. Dessa forma, esse movimento iô-
nico dá origem a uma corrente elétrica, sem mencionar que a condutividade 
elétrica é uma função do coeficiente de difusão. Consequentemente, muitos 
dos dados de difusão para os sólidos iônicos são oriundos de medições da 
condutividade elétrica.
Já em relação aos materiais poliméricos, as características de permeabili-
dade e de absorção estão relacionadas ao grau segundo o qual as substâncias 
estranhas se difundem para dentro do material. A inserção dessas substâncias 
estranhas pode levar a um inchamento e/ou a reações químicas com as mo-
léculas do polímero, e, frequentemente, a uma degradação das propriedades 
mecânicas e físicas do material.
Mecanismos de difusão nos metais e ligas10
Estruturas cristalinas
Os materiais sólidos podem ser classifi cados de acordo com a regularidade 
segundo a qual seus átomos ou íons estão arranjados uns em relação aos outros. 
Um material cristalino é aquele em que os átomos estão situados de acordo com 
uma matriz que se repete, ou que é periódica, ao longo de grandes distâncias 
atômicas. Em outras palavras, existe ordem de longo alcance, de modo que 
quando ocorre um processo de solidifi cação, os átomos se posicionam de acordo 
com um padrão tridimensional repetitivo, no qual cada átomo está ligado aos 
seus vizinhos mais próximos. Todos os metais, muitos materiais cerâmicos 
e certos polímeros formam estruturas cristalinas sob condições normais de 
solidifi cação (CALLISTER JUNIOR; RETHWISCH, 2014).
As estruturas cristalinas são formadas por células unitárias que são sua 
unidade básica, uma vez que constituem o menor conjunto de átomos asso-
ciados encontrados numa estrutura cristalina. A ordenação dos átomos nos 
sólidos cristalinos indica que pequenos grupos de átomos formam um padrão 
repetitivo. Dessa forma, ao descrever as estruturas cristalinas, frequentemente 
se torna conveniente subdividir a estrutura em pequenas entidades repetitivas, 
chamadas de células unitárias (CALLISTER JUNIOR; RETHWISCH, 2014). 
Há sete tipos de sistemas cristalinos que abrangem as substâncias conhecidas 
pelo homem (Figura 4), a saber:
  cúbico — todos os ângulos são iguais a 90º;
  tetragonal — todos os ângulos são iguais a 90º;
  ortorrômbico — todos os ângulos são iguais a 90º;
  monoclínico — há dois ângulos iguais a 90º e dois ângulos diferentes 
de 90º;
  triclínico — todos ângulos são diferentes e nenhum é igual a 90º;
  hexagonal — dois ângulos são iguais a 90º e um ângulo é igual a 120º;
  romboédrico ou romboedral — todos os ângulos são iguais, mas 
diferentes de 90º.
11Mecanismos de difusão nos metais e ligas
Figura 4. Combinações dos parâmetros de rede.
Fonte: Adaptada de Askeland e Wright (2014, p. 50).
Para cada possível localização dos átomos, íons ou moléculas em deter-
minados pontos, há uma classificação das estruturas cristalinas em redes de 
Bravais. Assim, essa representação pode ser feita por uma tabela com os dados 
de uma das sete classificações acima, de acordo com o material escolhido. 
A maior parte dos elementos metálicos (cerca de 90%) se cristaliza, ao se 
solidificar, em três estruturas cristalinas compactas: cúbica de corpo centrado 
(CCC), cúbica de faces centradas (CFC) e hexagonal compacta (HC).
1. As ligas de metais têm resistência 
mecânica maior do que os metais 
puros. Isso ocorre porque:
a) quando um elemento de 
liga, no caso outro elemento, 
está presente em uma liga 
metálica, o movimento das 
discordâncias fica restringido.
b) não há presença de 
elementos de liga.
c) não ocorre difusão atômica.
d) a difusão atômica é 
muito pequena.
e) a distância entre os 
átomos é maior.
2. A difusão que ocorre quando 
um átomo deixa uma posição 
da rede para ocupar uma lacuna 
no cristal é definida como:
a) difusão superficial.
Mecanismos de difusão nos metais e ligas12
ASKELAND, D. R.; WRIGHT, W. J. Ciência e engenharia dos materiais. 2. ed. São Paulo: 
Cengage Learning, 2015. 648 p.
CALLISTER JUNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Fundamentos da ciência e engenharia de 
materiais: uma abordagem integrada. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014. 832 p.
NUNES, L. P. Materiais: aplicações de engenharia, seleção e integridade. Rio de Janeiro: 
Interciências, 2012. 374 p.
SMITH, W. F.; HASHEMI, J. Fundamentos de engenharia e ciência dos materiais. 5. ed. 
Porto Alegre: AMGH, 2012. 734 p.
VAN VLACK, L. H. Princípios de ciência e tecnologia dos materiais. Rio de Janeiro: Cam-
pus, 1984. 567 p.
VAN VLACK, L. H. Princípios de ciências dos materiais. São Paulo: Blucher, 1970. 448 p.
Leitura recomendada
BEER, F. P. et al. Mecânica dos materiais. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2015. 856 p.
b) difusão por contorno de grãos.
c) difusão substitucional.
d) difusão intersticial.
e) difusão em volume.
3. A difusão de diferentesátomos em diferentes direções 
é conhecida como:
a) interdifusão.
b) difusão.
c) energia de ativação.
d) autodifusão.
e) cementação.
4. A estrutura cristalina de um sólido 
é a designação dada ao conjunto 
de propriedades que resultam da 
forma como estão espacialmente 
ordenados os átomos ou moléculas 
que o constituem. Existem diferentes 
tipos de estruturas cristalinas. 
Quando todos os ângulos são iguais 
a 90º, a estrutura é conhecida como:
a) romboédrica.
b) monoclínica.
c) hexagonal.
d) cúbica.
e) triclínica.
5. A difusão está relacionada com qual 
tipo de defeito nos materiais sólidos?
a) Vibração na rede.
b) Defeitos lineares.
c) Defeitos planares.
d) Defeito de Schottky.
e) Defeitos pontuais.
13Mecanismos de difusão nos metais e ligas
Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para 
esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual 
da Instituição, você encontra a obra na íntegra.
 
Conteúdo:
DICA DO PROFESSOR
A energia de ativação varia com diversos fatores, como: um átomo pequeno tem uma energia de 
ativação menor que um átomo grande ou uma molécula; os movimentos intersticiais requerem 
mais energia que os movimentos de vazios; são necessárias elevadas energias de ativação para a 
difusão em materiais fortemente ligados e de alto ponto de fusão. Porém, existem alguns variáve
is que interferem no coeficiente de difusão.
Para saber quais são essas variáveis, confira a Dica do Professor a seguir.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar.
EXERCÍCIOS
1) As ligas de metais têm maior resistência mecânica do que os metais puros. Qual alter
nativa apresenta a justificativa correta para essa afirmação?
A) 
Quando um elemento de liga, no caso outro elemento, está presente em uma liga metálica, 
os movimentos das discordâncias ficam restringidos.
B) 
Não há presença de elementos de liga.
C) 
Ocorre difusão atômica.
D) 
A difusão atômica é muito pequena.
E) 
A distância entre os átomos é maior.
2) A difusão que ocorre quando um átomo deixa uma posição da rede para ocupar uma 
lacuna no cristal é definida como:
https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/2530e49e95230b5cd4139c613b288524
A) 
difusão superficial.
B) 
difusão por contorno de grãos.
C) 
difusão substitucional.
D) 
difusão intersticial.
E) 
difusão em volume.
3) A difusão de diferentes átomos em diferentes direções é conhecida como:
A) 
interdifusão.
B) 
difusão.
C) 
energia de ativação.
D) 
autodifusão.
E) 
cementação.
4) A estrutura cristalina de um sólido é a designação dada ao conjunto de propriedades 
que resultam da forma como estão espacialmente ordenados os átomos ou as molécul
as que o constituem.
Existem diferentes tipos de estruturas cristalinas. Quando todos os ângulos são iguais 
a 90o, a estrutura é conhecida como:
A) 
romboédrica.
B) 
monoclínico.
C) 
hexagonal.
D) 
cúbico.
E) 
triclínico.
5) A difusão está relaciona com qual tipo de defeito nos materiais sólidos?
A) 
Vibração na rede.
B) 
Defeitos lineares.
C) 
Defeitos planares.
D) 
Defeito de Schottky.
E) 
Defeitos pontuais.
NA PRÁTICA
A difusão atômica pode ser definida como um mecanismo pelo qual a matéria é transportada por 
meio da matéria. Isso porque os átomos em gases, líquidos e sólidos estão em constante movime
nto. O movimento atômico em gases é relativamente rápido, já em líquidos, o movimento atômi
co é mais lento do que em gases. Já o movimento atômico em sólidos é bastante restrito, já que a
s forças de ligação atômica são elevadas e, também, em razão da existência de posições de equilí
brio bem definidas.
Como exemplos importantes do efeito da difusão na engenharia mecânica, podem ser citados: a 
cementação, a sinterização, a soldagem por difusão, os tratamentos térmicos (galvanização e tem
pera) e as operações de transferência de massa na engenharia química. Para saber mais como oc
orre a difusão nos materiais na prática, confira o conteúdo apresentado a seguir.
SAIBA +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professo
r:
Soldabilidade de ligas com memória de forma níquel-titânio com aços inoxidáveis
Em razão de suas excelentes propriedades mecânicas, ótima resistência à corrosão e à biocompat
ibilidade, além de apresentarem as melhores propriedades funcionais de efeito de memória de fo
rma e superelasticidade, as Ligas com Memória de Forma (LMF) de NiTi e suas variações ternár
ias passaram a ser objeto de estudos para várias aplicações nas mais diferentes áreas. Para saber 
mais a respeito desse assunto e como os mecanismos difusão atômica interferem, leia o artigo a 
seguir.
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Física moderna – conceito de difusão e Lei de Fick
Difusão atômica é um processo de difusão por meio do qual o movimento aleatório termicament
e ativado de átomos em um sólido resulta num transporte em balanço de átomos. Para saber mai
s a respeito de difusão atômica, assista ao vídeo a seguir.
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Cristal complexo de gipsita (rosa do deserto)
A estrutura cristalina de um sólido é a designação dada ao conjunto de propriedades que resulta
m da forma como estão espacialmente ordenados os átomos ou as moléculas que o constituem. P
ara saber mais a respeito do assunto, assista ao vídeo a seguir.
http://www2.ufcg.edu.br/revista-remap/index.php/REMAP/article/view/501/362
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