Ciência dos Materiais Capítulo 07 Formas e Fases nos Sólidos Tópico 7

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20/09/2016 Ciência dos Materiais ­ Capítulo 07 ­ Formas e Fases nos Sólidos ­ Tópico 7.11 ­ Processamento dos Materiais: Recristalização e Crescimento d…
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Capítulo 07 ­ Formas e Fases nos Sólidos
Tópico 7.11 ­ Processamento dos Materiais: Recristalização e Crescimento de Grão
Quando um material  cristalino  é  deformado,  sua dureza  aumenta  à medida que  as  deslocações  se  tornam mais
entrelaçadas,  e  a  sua  ductilidade  cai.  Se  o  material  é  aquecido  a  uma  temperatura  relativamente  elevada,  as
deslocações  de  sinais  contrários  (Veja  Capítulo  4)  começam  a  se  cancelar  mutuamente;  os  defeitos  puntuais
desaparecem,  e  propriedades  físicas,  tais  como  a  resistividade  elétrica,  voltam  a  ter  valores  próximos  aos  do
metal sem deformação.
Este processo é chamado recuperação. A microestrutura, observada no microscópio óptico, se mantém inalterada
até  que,  em  uma  temperatura  mais  alta,  os  grãos  alongados  se  transformam  em  grãos  finos  e  equiaxiais,  e  a
dureza e a ductilidade voltam a ter valores próximos dos originais (Figura 7.w.). Esta nucleação de grãos novos,
sem  deformação,  em  um material  deformado,  se  chama  recristalização  e  prossegue  até  que  toda  a  peça  seja
formada de grãos novos, como na (Figura.7.x.). O nome dado ao tratamento térmico que provoca a recristalização
e,  em  conseqüência,  o  amaciamento,  é  recozimento.  Uma  deformação  feita  abaixo  da  temperatura  de
recristalização é denominada  trabalho a  frio. Se a deformação é  feita acima da  temperatura de  recristalização,
será um  trabalho  a quente. Um material  trabalhado a quente não  encrua,  porque  a  recristalização pode ocorrer
simultaneamente à distorção e neutralizar seus efeitos.
A temperatura de recristalização de um material depende de uma série de variáveis; ela diminui com o aumento
do encruamento prévio, com o aumento da pureza do material, do  tempo de aquecimento, do  tamanho inicial do
grão, e com a diminuição da temperatura do trabalho a frio. O tamanho de grão após recristalização depende do
grau  de  encruamento  antes  da  recristalização,  como  se  mostra  no  gráfico  da  (Figura  7.y.)  Há  um  grau  de
encruamento mínimo crítico abaixo do qual não ocorre recristalização. Se o grau de encruamento é maior que o
mínimo mas tem um valor pequeno, poucos núcleos isentos de deformação se formarão durante a recristalização,
e  o  tamanho de  grão  recristalizado  será  grande. Quanto maior  o  trabalho  a  frio  (encruamento), mais  núcleos  e
menor o tamanho de grão.
A recristalização exige um encruamento prévio. Já o crescimento de grão, não. Qualquer agregado de cristais de
granulação fina quer tenha sido processado por recristalização, sinterização ou algum outro processo, aumentará
seu tamanho de grão quando aquecido a uma temperatura elevada; a “força impulsora” deste crescimento de grão
é  a  redução de  energia  superficial  pela  redução da  área  de  contorno de  grão. Quanto mais  alta  a  temperatura,
mais rápido será o crescimento de grão. A (Figura 7.z.) mostra a microestrutura do níquel após ter ocorrido algum
crescimento  de  grão:  o  tamanho  de  grão  é  maior  que  antes  da  deformação  e  é  também  maior  que  após  a
recristalização.
Outras modificações da microestrutura ocorrem durante a recristalização e crescimento de grão. Descreveremos
uma que é comum em alguns metais CFC — a criação de maclas de recozimento, tais como as maclas da (Figura
7.h.,  Tópico  3)  deste  Capítulo.  De modo  diferente  das  maclas  de  deformação,  as  maclas  de  recozimento  não
ocorrem por cisalhamento, mas como irregularidades no crescimento de grãos isentos de deformação a partir de
grãos deformados. Nos metais CFC, o contorno da macla é da família {111} (Veja Capítulo 4), e uma macla se
inicia quando um plano {111} se ajusta ao plano subjacente segundo uma configuração local do tipo HC, em lugar
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da configuração continua CFC. Se o empilhamento dos planos compactos na matriz CFC perfeita é descrito como
ABCABC...  o plano  em posição  errada mudará  a  seqüência para ABCABCB...;  ora,  se os planos  restantes  se
empilharem segundo uma seqüência CFC normal a partir do plano em questão, a seqüência completa através do
contorno será ABCABCBACBAC...; a estrutura está “maclada”, e a região em torno de C, no meio da seqüência
acima, representa o contorno da macla, como já estudado no Capítulo 4.
Figura 7.w ­ Ciclo esquemático de encruamento e recozimento.
Figura 7.x ­ Microscopia eletrônica de transmissão(MET) de uma amostra do aço inox austenítico 302. A amostra
foi deformada a frio por laminação e em seguida recozida à temperatura de   por uma hora. As imagens
mostram grãos recristalizados, relativamente livres de deslocações, circundados por uma matriz deformada, que
possui  alta  densidade  de  deslocações.  O  grão  recristalizado  possui  maclas  (faixas  paralelas  com  diferentes
contrastes).
Figura 7.y ­ Representação esquemática do tamanho de grão recristalizado em função do encruamento prévio.
Figura 7.z ­ Crescimento de grão na liga Cu­Zn (latão) após trabalho a frio(50%), Composição da liga: Cu 70, Zn
30 (%p).
Figuras citadas neste tópico:
Fig.7.h. Microestrutura do latão 70­30 ­ (flash)
Figura 7.h ­ Fotomicrografia da microestrutura do latão 70­30 (70% Cu, 30% Zn)