Aula 5 - Imperfeições em Sólidos - Parte 2 [Modo de Compatibilidade]

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DOM BOSCO
ESTUDO DE CASO – CONTROLE DE PRODUÇÃO
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Profª Anne Cerqueira
2
 Conceito
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
É um defeito linear ou
unidimensional em torno do
qual alguns dos átomos estão
desalinhados.
- As discordâncias estão
associadas com a cristalização
e a deformação (origem:
térmica, mecânica e
supersaturação de defeitos
pontuais).
- A presença deste defeito é a
responsável pela deformação,
falha e ruptura dos materiais.
Linha de 
discordância
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 Conceito
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
- Podem ser:
- Cunha
- Hélice
- Mista
 VETOR DE BURGER (b)
- Dá a magnitude e a direção de distorção da rede.
- Corresponde à distância de deslocamento dos átomos ao redor da
discordância.
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 Conceito
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Envolve um SEMI-
plano extra de
átomos
 O vetor de Burger é
perpendicular à
direção da linha da
discordância
 Envolve zonas de
tração e compressão
 Discordância em Cunha
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
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 Conceito
FASIPE
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
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 Conceito
FASIPE
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
A linha das discordâncias em arestas se movimentam paralelamente à tensão aplicada.
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
As discordâncias em
arestas introduzem tensões
de compressão, tração e
cisalhamento.
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Cunha
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Hélice
 Produz distorção na rede
 O vetor de burger é paralelo
à direção da linha de
discordância
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Hélice
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Hélice
DISCORDÂNCIA EM HÉLICE NA SUPERFÍCIE DE 
UM MONOCRISTAL DE SiC. AS LINHAS ESCURAS 
SÃO DEGRAUS DE ESCORREGAMENT SUPERFICIAIS. 
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Hélice
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Hélice
A linha das discordâncias helicoidais se move perpendicularmente a
tensão aplicada.
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância em Hélice
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 Conceito
FASIPE
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância Mista
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 Conceito
FASIPE
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
 Discordância Mista
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 Conceito
FASIPE
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIAS – DEFEITOS LINEARES
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 Conceito
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Imperfeições em Sólidos
DEFEITOS PLANOS OU INTERFACIAIS
Envolvem fronteiras (defeitos em duas dimensões) e
normalmente separam regiões dos materiais de diferentes
estruturas cristalinas ou orientações cristalográficas.
 Superfície externa
 Contorno de grão
 Fronteiras entre fases
 Maclas ou Twins
 Defeitos de empilhamento
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
Ocorrem em sólidos iônicos
SUPERFÍCIE EXTERNA
 É o mais óbvio
 Na superfície os átomos não estão completamente ligados
 Então o estado energia dos átomos na superfície é maior que
no interior do cristal
 A energia superficial é expressa em erg/cm2 ou J/m2
 Os materiais tendem a minimizar está energia, reduzindo a
área.
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
Ocorrem em sólidos iônicos
CONTORNO DE GRÃO
 Corresponde à região que separa dois ou mais cristais de 
orientação diferente 
um cristal = um grão
 No interior de cada grão todos os átomos estão 
arranjados segundo um único modelo e única 
orientação, caracterizada pela célula unitária
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
Ocorrem em sólidos iônicos
CONTORNO DE GRÃO
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
Ocorrem em sólidos iônicos
CONTORNO DE GRÃO
Monocristal: Material com apenas uma orientação cristalina, ou seja, que
contém apenas um grão
Policristal: Material com mais de uma orientação cristalina, ou seja, que
contém vários grãos
LINGOTE DE ALUMÍNIO 
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
Ocorrem em sólidos iônicos
CONTORNO DE GRÃO
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIA E CONTORNO DE GRÃO
A PASSAGEM DE UMA DISCORDÂNCIA ATRAVÉS DO CONTORNO DE
GRÃO REQUER ENERGIA
O contorno de grão ancora o movimento das discordância pois 
constitui um obstáculo para a passagem da mesma, LOGO 
QUANTO MENOR O TAMANHO DE GRÃO
.........A RESISTÊNCIA DO MATERIAL
DISCORDÂNCIA
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIA E CONTORNO DE GRÃO
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIA E CONTORNO DE GRÃO
 Ocorre quando a
desorientação dos cristais é
pequena
 É formado pelo alinhamento
de discordâncias
- Contorno de pequeno ângulo
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIA E CONTORNO DE GRÃO
- Contorno de pequeno ângulo
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em SólidosDISCORDÂNCIA E CONTORNO DE GRÃO
- Observação dos grãos e contornos de grão
 Por microscopia (ÓTICA OU ELETRÔNICA)
 utiliza ataque químico específico para cada material
O contorno geralmente é mais reativo
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIA E CONTORNO DE GRÃO
- Grãos vistos no microscópio ótico
Sulcos devido a
reatividade
(a) (b) (c)
(a) Grãos polidos e atacados quimicamente da forma como eles aparecem quando são vistos
através de um microscópio ótico. (b) Seção feita através desses grãos mostrando como as
características do ataque químico e a textura da superfície resultante variam de grão para grão
devido a diferença na orientação cristalográfica. (c) Fotomicrografia de uma amostra de latão
policristalino. Ampliação de 60X.
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
DISCORDÂNCIA E CONTORNO DE GRÃO
- Grãos vistos no microscópio eletrônico
(a) Seção de um contorno de grão e seu sulco de superfície, que foi produzido através do ataque
químico. As características de reflexão da luz na vizinhança do sulco também estão mostradas.
(b) Fotomicrografia da superfície de uma amostra de uma liga ferro-cromo policristalina, polida e
atacada quimicamente, onde os contornos dos grãos aparecem escuros. Ampliação de 100X.
(a) (b)
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Tamanho de grão
 O tamanho de grão influi nas propriedades dos materiais
 Para a determinação do tamanho de grão utiliza-se cartas
padrões
ASTM
ou 
ABNT
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão
ASTM
Tamanho de grão (de 1 a 10)
Procedimento:
tira-se uma foto ampliada 100 X e compara-se com o número de tamanho de grão 
(o que mais se assemelha). Ou seja:
n: número do tamanho de grão
N: número médio de grãos por polegada quadrada a uma ampliação de 100X
Quanto maior o número, menor o
tamanho de grão da amostra
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão ASTM
ASTM
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
Indice de Tamanho de Número de grãos por polegadas ao quadrado a 100 x
Grão da ASTM Médias Faixa
1 1 0,75 - 1,5
2 2 1,5 - 3,0
3 4 3,0 - 6,0
4 8 6 - 12
5 16 12 - 24
6 32 24 - 48
7 64 48 - 96
8 128 96 - 192
- Determinação do tamanho de grão ASTM
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão ASTM
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão ASTM
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão ASTM
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão ASTM
- Exemplo: Para um tamanho de grão ASTM número 4, aproximadamente quantos grãos devem
existir por polegada quadrada em uma micrografia tirada com uma ampliação de 100X.
Resolução: n=4 (número do tamanho do grão)
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão ASTM
- Exemplo: Uma fotomicrografia foi tirada de algum metal com uma
ampliação de 100x, e foi determinado que o número médio de grãos
por polegada quadrada era de 10. Calcule o número ASTM do
tamanho de grão para esta liga.
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão ASTM
- Exemplo: Uma fotomicrografia foi tirada de algum metal com uma ampliação de 100x, e foi
determinado que o número médio de grãos por polegada quadrada era de 10. Calcule o número
ASTM do tamanho de grão para esta liga.
Substituindo o valor de N,
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
 traçam-se segmentos de linha reta com comprimentos L
 calcula-se a média do número de contornos de grãos interceptados (M)
 divide-se o tamanho da reta (L) pela média de contornos de grãos interceptados (M).
Obtém-se um valor X
 Divide-se esse valor X pela ampliação (A)
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
- Exemplo: Usando o método da intersecção, determine o tamanho médio de grão, em milímetros,
de uma amostra cuja microestrutura esta mostrada abaixo; suponha que a ampliação é de 100X e
use pelo menos sete segmentos de linha reta.
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
- Exemplo: Usando o método da intersecção, determine o tamanho médio de grão, em milímetros,
de uma amostra cuja microestrutura esta mostrada abaixo; suponha que a ampliação é de 100X e
use pelo menos sete segmentos de linha reta.
Resolução: Este problema exige uma determinação do tamanho médio de grão do corpo de prova da
microestrutura mostrado na figura. Sete segmentos de linha foram traçadas através da micrografia,
cada um dos quais foi 60mm de comprimento. O número médio de cruzamentos de fronteira de grãos
para essas linhas foi de 8,7. Portanto, X é:
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
- Exemplo: Usando o método da intersecção, determine o tamanho médio de grão, em milímetros,
de uma amostra cuja microestrutura esta mostrada abaixo; suponha que a ampliação é de 100X e
use pelo menos sete segmentos de linha reta.
Resolução: Assim, o diâmetro médio de grão, d, é:
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
- Exemplo: Empregando a técnica da interseção, determine o tamanho
médio do grão para a amostra de aço cuja microestrutura está mostrada na
figura abaixo. Utilize pelo menos sete segmentos de linha reta. (Dado:
L=60mm e M = 6,3. )
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
- Exemplo: Empregando a técnica da interseção, determine o tamanho médio do grão para a
amostra de aço cuja microestrutura está mostrada na figura abaixo. Utilize pelo menos sete
segmentos de linha reta.
Resolução: Este problema exige uma determinação do tamanho médio de grão do corpo de prova da
microestrutura mostrado na figura. Sete segmentos de linha foram traçadas através da micrografia,
cada um dos quais foi 60mm de comprimento. O número médio de cruzamentos de fronteira de grãos
para essas linhas foi de 6,3.Portanto, X é:
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
CONTORNO DE GRÃO
- Determinação do tamanho de grão pelo método da intersecção
- Exemplo: Usando o método da intersecção, determine o tamanho médio de grão, em milímetros,
de uma amostra cuja microestrutura esta mostrada abaixo; suponha que a ampliação é de 100X e
use pelo menos sete segmentos de linha reta.
Resolução: Assim, o diâmetro médio de grão, d, é:
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
MACLAS OU TWINS (CRISTAIS GÊMEOS)
 É um tipo especial de
contorno de grão
 Os átomos de um lado do
contorno são imagens
especulares dos átomos do
outro lado do contorno
 A macla ocorre num
plano definido e numa
direção específica,
dependendo da estrutura
cristalina
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
MACLAS OU TWINS (CRISTAIS GÊMEOS)
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
MACLAS OU TWINS (CRISTAIS GÊMEOS)
As maclas resultam de
deslocamentos atômicos que
são produzidos a partir de:
 Forças mecânicas de
cisalhamento
 Tratamentos térmicos de
recozimento realizado após
deformação
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 Defeitos Planos ou Interfaciais
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
DEFEITOS DE EMPIHAMENTO
São encontrados em metais CFC
- Interrupção na sequência de empilhamento ABCABC....
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 Conceito
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
IMPERFEIÇÕES VOLUMÉTRICAS
- Inclusões Impurezas estranhas
- Precipitados são aglomerados de partículas
cuja composição difere da matriz
- Fases forma-se devido à presença de impurezas
ou elementos de liga (ocorre quando o limite de
solubilidade é ultrapassado)
- Porosidade origina-se devido a presença ou
formação de gases
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 Imperfeições Volumétrico
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CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
INCLUSÕES
INCLUSÕES DE ÓXIDO DE COBRE (Cu2O) EM COBRE DE ALTA PUREZA (99,26%)
LAMINADO A FRIO E RECOZIDO A 800o C.
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 Imperfeições Volumétrico
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
INCLUSÕES
SULFETOS DE MANGANÊS (MnS) EM AÇO RÁPIDO. 
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 Imperfeições Volumétrico
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
POROSIDADE
As figuras abaixo apresentam a superfície de ferro puro durante o seu processamento
por metalurgia do pó. Nota-se que, embora a sinterização tenha diminuído a quantidade
de poros bem como melhorado sua forma (os poros estão mais arredondados), ainda
permanece uma porosidade residual.
COMPACTADO DE PÓ DE FERRO,COMPACTAÇÃO
UNIAXIAL EM MATRIZ DE DUPLO EFEITO, A 550
MPa
COMPACTADO DE PÓ DE FERRO APÓS
SINTERIZAÇÃO A 1150oC, POR 120min EM
ATMOSFERA DE HIDROGÊNIO
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 Imperfeições Volumétrico
FASIPE
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Imperfeições em Sólidos
EXEMPLO DE PARTÍCULAS DE SEGUNDA FASE
A MICROESTRUTURA É COMPOSTA POR VEIOS DE GRAFITA SOBRE UMA MATRIZ PERLÍTICA. CADA
GRÃO DE PERLITA, POR SUA VEZ, É CONSTITUÍDO POR LAMELAS ALTERNADAS DE DUAS FASES:
FERRITA (OU FERRO-A) E CEMENTITA (OU CARBONETO DE FERRO).