Deformação Plastica dos Metais

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DEFORMAÇÃO PLÁSTICA 
DOS METAIS
Deformação Plástica dos Metais
Considerações
• Quando a tensão supera a de escoamento iniciam-se as rupturas
das ligações químicas e os movimentos atômicos no interior dos
materiais.
• Essa deformação é permanente e não modifica o reticulado atômico
já que os movimentos são sempre de um número inteiro de
parâmetros de rede.
• Como os átomos tem uma tendência a rolarem uns sobre os outros,
são os esforços de cisalhamento os responsáveis pelos
movimentos atômicos.
• Desta forma mesmo os esforços externos sendo de tração ou
compressão, as tensões responsáveis pela deformação plástica
serão as de cisalhamento.
• No caso dessas forças, as tensões de cisalhamento responsáveis 
pela deformação serão componentes desses valores externos.
• Observou-se que a
força necessária na
prática, para se fazer
um plano escorregar
sobre outro era 20 X
menor que o valor
teórico calculado.
• Isso se deve a
presença de um
defeito em linha que
todos os materiais
cristalinos possuem
chamado de
discordâncias.
• As discordâncias são
planos incompletos de
átomos gerados no
momento da
cristalização devido a
má formação dos
planos vizinhos.
Discordância em cunha ou de aresta: 
Imperfeição em linha
• (a) Um cristal perfeito;
• (b) Um plano extra é 
inserido no cristal (a);
• O vetor de Burgers ḃ
equivale à distância 
necessária para fechar o 
contorno formado pelo 
mesmo número de 
átomos ao redor da 
discordância de aresta.
Imperfeições Cristalinas em Linha -
Discordâncias em Hélice
Há dois tipos de discordãncias, a em cunha (a) e a helicoidal (b) ou em 
espiral. Quando as duas aparecem juntas no material tem-se as 
discordâncias mistas ou combinadas
Características das discordâncias: Geram tensões de tração e compressão no 
reticulado próximo, além disso podem se repelir (a) ou se anular (b) 
dependendo da localização dessas forças.
Sistemas de escorregamento
• As discordâncias se
movem preferencial-
mente em direções e
planos de maior
densidade atômica
entre as existentes no
sistema cristalino. Ao
lado um plano de
escorregamento e
suas 3 direções
possíveis dentro
desse plano para o
sistema C.F.C..
Um dos planos de escorregamento e uma direção 
de escorregamento para o sistema C.C.C.
Número de sistemas de escorregamento e sua 
influência na deformabilidade dos metais
• Os metais com estrutura C.F.C. tem 12 sistemas de alta 
densidade atômica. Ex:Cu, Al, Pb, Ag, Au.
• Os metais C.C.C. tem 48 sistemas mas com menor
densidade atômica. De maneira geral, esses metais
deformam menos até a ruptura que os metais C.F.C.
Ex:Fe α, Mo, W, Cr, Nb.
• Os metais HC possuem planos de alta densidade
atômica mas em número apenas de 3, o que os torna
materiais normalmente frágeis. Ex: Mg, Zn.
Escorregamento em monocristais
• O mecanismo de escorregamento e de deformação 
plástica, pode ser, inicialmente, mais facilmente entendido 
em monocristais podendo-se depois extrapolá-lo para 
policristais.
• As forças causadoras da def. plástica são de cisalhamento 
mas muitas vezes as forças externas são de tração ou 
compressão como já foi dito. A intensidade da força de 
cisalhamento atuante sobre os planos dependerá da força 
externa e dos ângulos dessa força em relação ao plano e a 
direção de escorregamento. 
• Quando qualquer dos ângulos forem 90º a força de 
cisalhamento responsável pelo escorregamento será nula. 
Se forem de 45º será máxima. A soma dos ângulos não são 
em geral 90º uma vez que a força e as duas direções não 
necessitam estar contidas em um mesmo plano. 
Deformação plástica em materiais policristalinos
• O escorregamento é mais complexo devido 
ao grande número de grãos com 
orientações diferentes
• Cada grão possuirá planos e direções de 
escorregamentos com ângulos distintos 
dos vizinhos, mesmo se tratando do 
mesmo sistema de escorregamento. 
(orientações cristalinas diferentes em cada 
grão)
• Quando se supera a tensão de escoamento 
inicia o movimento das discordâncias nos 
grãos melhores orientados com a tensão 
externa aplicada em relação ao sistema de 
escorregamento preferencial.Os grãos 
vizinhos, não tão bem orientados, 
terminam dificultando a deformação do 
primeiro. Além das dificuldades das 
discordâncias passarem pelos contornos 
de grão. Essas restrições fazem dos 
materiais policristalinos, materiais mais 
resistentes que os monocristais.
• A deformação generalizada causa 
distorções também nos grãos indicando o 
sentido da deformação.
Efeito do contorno de grão na resistência 
dos materiais
• Quando uma discordância 
encontra um contorno de grão 
ela tem que mudar de direção 
já que o sistema de 
escorregamento também 
muda. Além disso a região do 
contorno (de 2 a 10 Å) é 
conturbada onde os átomos 
não tem uma organização 
definida.
• Assim quanto menores os 
tamanhos de grão mais 
contornos estarão no caminho 
das discordâncias 
necessitando de mais força de 
cisalhamento sobre os planos 
para realizar a deformação 
plástica. O material fica mais 
resistente.
Encruamento nos metais
• Quando se deforma um 
metal em baixas 
temperaturas ( 
trabalho a frio) ele se torna 
mais duro e mais resistente 
ao mesmo tempo em que se 
torna menos dútil ou mais 
frágil.
• %Tf= (Ao – Af / Ao) x 100
• O encruamento é explicado 
pela interação dos campos 
de deformação das 
discordâncias, que são 
aumentadas pela 
deformação, exigindo cada 
vez mais força para seguir 
deformando.
Recuperação, recristalização e crescimento de grão
• Para anular os efeitos do 
encruamento e voltar a ter as 
propriedades anteriores à 
deformação plástica deve-se fazer 
um tratamento térmico chamado 
de recozimento para 
recristalização que possui 3 
etapas:
• Recuperação: ocorre um alívio de 
parte das tensões internas.
• Recristalização: (temperatura 
entre1/3 e 1/2 da temperatura 
absoluta de fusão, em K ) 
Nucleiam novos grãos no material 
com a forma anterior à 
deformação e as propriedades 
mecânicas voltam aos valores 
originais
• Crescimento de grãos: Após a 
recristalização estar completa, os 
novos grãos continuarão a 
crescer, prejudicando as 
propriedades mecânicas e a 
resistência ao choque
Influencia da temperatura de recristalização 
Influência do percentual de trabalho a frio na 
temperatura de recristalização
Temperatura de recristalização (temperatura em 
que o material recristaliza em 1 hora) e de fusão 
para diversos metais e ligas
Tipos de conformação mecânica
• Deformação a frio: 
Ocorre em temperatura abaixo 
da temperatura de 
recristalização do metal ou da 
liga. Nesse tipo de 
conformação há mudanças 
das propriedades 
(encruamento). A precisão 
dimensional e melhor e o 
acabamento superficial 
também.
• Exemplos: Laminação, 
trefilação, estampagem
• Deformação a morno:
• Ocorre a temperatura superior a 
de recuperação evitando uma 
parte das tensões residuais 
geradas pelo processo. No entanto 
há encruamento.
• Deformação a quente:
• Ocorre a temperaturas superiores 
a temperatura de recristalização. 
Não há encruamento (o material 
recristaliza instantaneamente) o 
que permite grandes deformações 
e com menores esforços. 
• Exemplos: Laminação, forjamento, 
extrusão.
Dobramento
Forjamento
Laminação
Trefilação
Embutimento
ProfundoEstiramento
Matriz
Cisalhamento

ExtrusãoExtrusão
Vários processos de conformação mecânica que envolvem 
deformação plástica
Laminação de metais
Deformação por maclação
• Maclas podem ser causadas por deformações
do material, por tensões térmicasou
mecânicas;
• Maclas de deformação ocorrem em metais que 
possuam estruturas cristalinas C.C.C. ou HCp 
a baixas temperaturas e a taxas elevadas de 
carregamento (cargas de impacto), quando 
existem poucos sistemas de escorregamento 
operacionais. A formação da macla pode gerar 
novos sistemas operacionais.
• Ligas com memória de forma:
– Esse defeito é observado em materiais
com memória de forma, que podem
recuperar sua forma original
quando expostos a uma fonte de calor;
– As maclas desaparecem quando estes
materiais são deformados e ressurgem
quando são aquecidos a altas
temperaturas, recuperando sua forma
original.
– Correspondem a um percentual pequeno 
da deformação total
– Ao lado maclas em peça de bronze