Recuperação, Recristalização e Crescimento de Grão em Metais

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Discordâncias e Mecanismos de Aumento 
de Resistência (recuperação, 
recristalização e crescimento de grão)
Apresentação
Nessa unidade você vai estudar qual é o comportamento de metais e suas ligas, quando são 
aplicados os processos de recozimento e qual a importância da concepção desse processo dentro 
de um fluxograma de processos fabris.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Identificar técnicas apropriadas para a recuperação das propriedades dos metais que foram 
afetadas pela deformação plástica.
•
Descrever o processo de recuperação.•
Explicar o processo de recristalização.•
Infográfico
Veja nessa ilustração o esquema do que veremos nessa unidade referente aos processos de 
recuperação, recristalização e crescimento de grão.
Conteúdo do livro
Materiais superplásticos podem sofrer altos níveis de deformação de maneira homogênea quando 
submetidos a condições de processamento específicas (alta temperatura e baixa taxa de 
deformação). Acompanhe um trecho do livro "Fundamentos de Engenharia e Ciência dos 
Materiais" do autor Smith. O livro está em sua 5a edição e servirá de base teórica nessa unidade de 
aprendizagem. Inicie sua leitura a partir do título
"Superplasticidade em metais".
 
FUNDAMENTOS 
DE ENGENHARIA
e Ciência
dos Materiais 
William F. SMITH
Javad HASHEMI
S663f Smith, William F.
 Fundamentos de engenharia e ciência dos materiais 
 [recurso eletrônico] / William F. Smith, Javad Hashemi ; 
 tradução: Necesio Gomes Costa, Ricardo Dias Martins de 
 Carvalho, Mírian de Lourdes Noronha Motta Melo. – 5. ed. 
 – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : AMGH, 2012.
 Editado também como livro impresso em 2012.
 ISBN 978-85-8055-115-0
 1. Engenharia. 2. Ciência dos materiais. I. Hashemi, 
 Javad. II. Título. 
CDU 62
Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052
188 Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais
 CeQ R1408 K 2 t2 CeQ RT2 ou 200 min (6.18)
Dividindo a Equação 6.17 pela Equação 6.18, obtém-se
 
 Q
3,80 8,314
0,000319
99,038 J/mol ou 99,0 kJ/mol 
54 nl 
Q
8,314
 10,00277 0,0245 2 3,80
54 exp c
Q
8,314
 a
1
361
1
408
b d
 
6.9 suPeRPlAsticidAde em metAis
Um exame cuidadoso da Figura 6.23 mostra que a maioria dos metais, mesmo aqueles que são classi-
ficados como dúcteis, suportam uma quantidade limitada de deformação plástica antes do rompimento. 
Por exemplo, o aço doce (baixo teor de carbono) sofre 22% de alongamento antes da fratura em ensaios 
de tração uniaxiais. Conforme apresentado na Seção 6.1, muitas operações de conformação de metais 
são realizadas em temperaturas elevadas, buscando alcançar um maior grau de deformação plástica 
por meio do aumento da ductilidade dos metais. Superplasticidade se refere à capacidade de algumas 
ligas metálicas, tais como algumas ligas de alumínio e titânio, que tem de se deformar até 2.000% em 
temperaturas elevadas e taxas de carregamento lento. Essas ligas não se comportam superplasticamente 
quando trabalhadas em temperaturas normais. Por exemplo, a liga Ti (6Al-4V) recozida se alonga cerca 
de 12% antes da fratura em um teste convencional de tração à temperatura ambiente. A mesma liga, 
quando ensaiada em temperaturas elevadas (840 a 870 °C) e com taxas de carregamento muito baixas 
(1,3  10–4 s–1), pode se alongar até 750-1.170%.
Para alcançar superplasticidade, o material e a taxa de deformação devem satisfazer certas condições:
1. O material deve possuir granulometria muito fina (5-10 m) e ser altamente sensível a taxa de 
deformação;
2. É necessária uma alta temperatura, superior a 50% da temperatura de fusão do metal;
3. É necessária uma taxa de deformação baixa e controlada na faixa de 0,01-0,0001 s–1.10
Esses requisitos não são facilmente alcançados, portanto, nem todos os materiais atingem o com-
portamento superplástico. Na maioria dos casos, a condição (1) é muito difícil de alcançar, ou seja, do 
tamanho de grão ultrafino11. 
O comportamento superplástico é uma propriedade extremamente útil e pode ser usada para fa-
bricar componentes estruturais complexos. A questão é: “Qual mecanismo de deformação é respon-
sável por esse incrível nível de deformação plástica?” Nas seções anteriores, discutimos o papel das 
discordâncias e os seus movimentos no comportamento plástico dos materiais sob o carregamento de 
temperatura ambiente.
Enquanto as discordâncias se movem por meio do grão, ocorre a deformação plástica. Mas, à medida 
que diminui o tamanho do grão, o movimento das discordâncias se torna mais limitado e o material se 
torna mais resistente. Entretanto, as análises metalográficas, de materiais sob comportamento superplás-
tico, revelaram uma atividade muito limitada das discordâncias no interior do grão. Isso confirma o fato 
de que os materiais com comportamento superplástico são suscetíveis a outros tipos de mecanismos de 
deformação, tais como deslizamento e difusão de contornos de grão.
Em temperaturas elevadas, acredita-se que uma grande quantidade de tensão é acumulada pelo des-
lizamento e rotação dos grãos individuais ou de agregados de grãos. Há também uma suspeita de que o 
10Superplasticidade em altas taxas de deformação (>10–2 s–1) tem sido relatada para algumas ligas de alumínio.
11Recristalização estática e dinâmica, refino por deformação plástica e outras técnicas são usadas para criar uma estrutura de 
grãos ultrafinos.
Capítulo 6  Propriedades Mecânicas dos Metais I 189
deslizamento do contorno de grão vai se acomodando por uma mudança gradual no novo formato dos 
grãos, enquanto o material se move por difusão por meio do contorno de grão. A Figura 6.53 mostra a 
microestrutura da liga eutética Pb-Sn antes (Figura 6.53a) e após (Figura 6.53b) a deformação super-
plástica. É evidente a partir da figura que os grãos são equiaxiais antes e após a deformação; desliza-
mento e rotação dos grãos são perceptíveis.
Existem muitos processos de fabricação que apresentam vantagens com o comportamento super-
plástico de materiais para produzir componentes complexos. Dentre eles, a conformação por sopro é um 
processo, no qual um material superplástico é forçado sob pressão de um gás a se deformar e a tomar 
a forma de uma matriz. A Figura 6.54 mostra um capô de automóvel de liga de alumínio superplástica 
obtida pelo método de conformação por sopro.
Além disso, o comportamento superplástico pode ser combinado através da junção por difusão (méto-
do de união de metais) para produzir componentes estruturais com o mínimo de desperdício de material.
2mm
(a) (b)
Figura 6.53
Deformação superplástica da liga eutética em Pb-Sn (a) antes e (b) após a deformação.
(a) (b)
Figura 6.54
O capô de automóvel feito de alumínio superplástico obtido pelo método de conformação por sopro.
(Cortesia de Panoz Auto.)
 
Dica do professor
Acompanhe o vídeo sobre Recuperação, Recristalização e Crescimento de Grão:
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
 
https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/4b081196bf2bae9ede2338491d8011a3
Exercícios
1) Uma chapa de latão com 85% Cu–15% Zn, de 1mm de espessura, que foi laminada a frio 
com 50% de redução sofre por recozimento a 400°C durante 1h. Analise o gráfico do 
resultado do ensaio de tração e selecione a alternativa que esteja relacionada ao 
comportamento do material com relação ao processo de recozimento. 
 
A) Um tratamento de recozimento de um material deformado a frio reduz fortemente o limite de 
resistência à tração.
B) Através do gráfico podemos observar que um material quando deformado a frio e sofre um 
processo de recozimento possui sua resistência à tração aumentada.
C) O limite de resistência à tração é muito maior em 400oC do que o limite observado a 300oC.
D) O limite de resistência à tração é muito maior em 300oC do que o limite observado a 200oC.
E) Em uma temperatura de recristalização fixada a 900 oC o materialé mais resistente quando 
comparada a uma faixa de recristalização de 200 oC.
http://publica.sagah.com.br/publicador/objects/layout/1974538273/2019-08-03-11-19-08-exercicio1.png?v=1887655918
2) As seguintes generalizações podem ser feitas quanto ao processo de recristalização, exceto 
uma: assinale a alternativa incorreta. 
A) O tamanho de grão final depende principalmente do grau de deformação prévia.
B) A temperatura de recristalização diminui com o aumento de pureza do metal.
C) Quanto menor for o tamanho de grão inicial maior será a deformação necessária para 
produzir, em determinada temperatura, uma quantidade de recristalização equivalente.
D) Aumentando a temperatura diminui-se o tempo necessário para uma recristalização completa.
E) Quanto menor for o grau de deformação (acima de um valor mínimo) maior será a 
temperatura necessária para que ocorra a recristalização.
3) Assinale a alternativa correta com a relação ao conteúdo que estudamos nessa unidade: 
A) Os efeitos da deformação plástica no que tange as propriedades mecânicas dos metais são 
irrecuperáveis.
B) O tratamento de recozimento engloba as etapas de recuperação e recristalização.
C) Um dos principais objetivos do tratamento de recozimento é aumentar a densidade de 
discordâncias.
D) A forma de grão não é alterada no processo de recozimento.
E) No processo de tratamento de recozimento é possível diminuir a dureza do material.
a) Acompanhe um gráfico com informações a repeito do processo de recristalização do Ferro 
e assinale a alternativa INCORRETA: 
4) 
A) A temperatura de recristalização não varia em função do % de trabalho a frio.
B) Para deformações menores que a crítica a recristalização não ocorre.
C) Quanto maior a % de trabalho a frio menor a temperatura de recristalização.
D) Se fossemos comparar a recristalização do Ferro com suas ligas, podemos dizer que no Ferro 
o processo ocorreria mais rapidamente.
E) A temperatura de recristalização do Fe deformado a frio em 50% é inferior a temperatura do 
Fe trabalhado a frio em 30%.
5) Baseado no conteúdo que aprendemos nessa unidade, selecione a alternativa correta. 
A) Depois da recristalização, se o material permanecer por mais tempo em temperaturas 
elevadas o grão diminuirá seu tamanho.
http://publica.sagah.com.br/publicador/objects/layout/1074561275/2019-08-03-11-19-08-exercicio4.png?v=688435878
B) Em geral, quanto menor o tamanho de grão mais mole é o material.
C) Em geral, quanto maior o tamanho de grão maior é sua resistência.
D) No processo de recristalização ocorre a formação de novos grãos deformados, desta forma o 
material se torna mais duro e frágil.
E) Em geral, quanto maior o tamanho de grão mais mole é o material e menor é sua resistência.
Na prática
Acompanhe um exemplo prático sobre o processo de alívio de tensões:
Alívio de tensões é um processo que tem como objetivo obter um rearranjo nas discordâncias 
causadas por algum processo de conformação anterior.
Como resultado final deste tipo de processo, a peça não sofre quaisquer tipo de alterações em sua 
quantidade de defeitos, porém as alterações na microestrutura levam a uma condição de melhor 
estabilidade, por aumento da ductilidade e dureza. No diagrama de processo de um pistão de 
cilindros, há uma etapa muito importante de alívio de tensões.
Saiba +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor:
Grain boundary excess volume and defect annealing of copper 
after high-pressure torsion.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
Tratamento Térmico.
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Forno de Recozimento.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
Preparação do aço para usinagem.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645413009816
https://www.youtube.com/watch?v=dBjwz15UVDU&list=PLBB675DE5972742E0
https://www.youtube.com/watch?v=-YSa4v1dW2s
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
https://www.youtube.com/watch?v=4ELS5LXahrc