Aula 03 - Endurecimento

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Mecanismos de aumento 
de resistência em metais
Aula 03Aula 03
Prof. Everaldo Bowen Carvalho
Processos de Conformação Mecânica
Importância
Em diversas aplicações o engenheiro deve utilizar
materiais com alta resistência mas que ainda assim
possuam boa tenacidade e ductilidade devido a
considerações de projeto e custoconsiderações de projeto e custo
Em geral há perda de ductilidade com o acréscimo
de resistência
Aumento de resistência
Principio
Dificultar a deformação plástica através da restrição ou 
impedimento do movimento das discordânciasimpedimento do movimento das discordâncias
Discordância: defeito cristalino linear ao redor do qual
existe um desalinhamento atômico. A deformação plástica
corresponde ao movimento de discordâncias em resposta a
aplicação de uma tensão cisalhante
Mecanismos existentes
Redução do tamanho do grão
Por solução sólidaPor solução sólida
Presença de múltiplas fases
Encruamento ou trabalho a frio
Redução do tamanho de grão
O contorno de grão atua como barreira ao movimento de
discordâncias devido:
- Diferença nas orientações cristalográficas
- Planos de escorregamento descontinuos
Grãos finos >>> maior área de C.G >>> maior resistência
Contornos de grão
Equação de Hall-Petch
Te = To + Ke d -1/2 
Te = Tensão de escoamentoTe = Tensão de escoamento
d = diâmetro médio do grão
To e Ke = constantes para cada material específico
Tamanho de grão: 
- Controle de resfriamento 
- Deformação plástica + T.T
Tamanho de grão x resistência
Em geral tambem favoreceEm geral tambem favorece
o acréscimo de tenacidade
Solução sólida
Consiste na formação de ligas com atómos
de impurezas que entram em solução sólida
substitucional ou intersticialsubstitucional ou intersticial
Metais puros x ligas
Ligas são mais resistentes
Impurezas provocam 
deformações na rede 
cristalinacristalina
Restrição ao movimento 
de discordâncias
Presença de múltiplas fases
Exemplo:
Aço austenitico x Aço duplex
Encruamento
Fenômeno pelo qual um metal dúctil se
torna mais duro e mais resistente quando ele
é submetido a deformação plástica
Tambem conhecido como endurecimento
por trabalho a frio
Encruamento
Grau de deformação plástica
É expresso pelo % de trabalho a frio a qual o material foi
submetido:
%TF = ((Ao – Ad) / Ao)) x 100%TF = ((Ao – Ad) / Ao)) x 100
Ao = Área do material anterior a deformação
Ad = Área do material após a deformação
Encruamento
Influência do
encruamento na
curva tensão xcurva tensão x
deformação
Encruamento
Principio
O acréscimo de resistência é obtido devido a maior interação
entre campos de deformação de discordâncias, pois há umentre campos de deformação de discordâncias, pois há um
aumento na densidade das discordâncias no metal
Na média as interações de deformação discordâncias-
discordâncias são repulsivas, ou seja uma discordância
dificulta o movimento de outra discordância
Encruamento
Usado com frequência em diversos processos de
fabricação como:
- laminação a frio- laminação a frio
- trefilação
- extrusão
- estampagem
Encruamento
Alguns exemplos de aplicação são:
Indústria petrolífera
Tubos rigidos e flexíveis
Construção civil
Cabos de aço e pregos
Ver videos de fabricação de tubos flexíveis
Recozimento
Tratamento térmico que tem como objetivo
principal restaurar as propriedades do metal após o
mesmo ter sido submetido a deformação a frio
Em que casos devemos as propriedades devem ser
restauradas ???
A restauração é obtida através da recuperação e
recristalização do metal
Recuperação
Durante esta etapa parte da energia interna de deformação
armazenada é liberada em virtude do movimento das
discordâncias, como resultado de uma melhor difusão
atômica a temperaturas mais elevadas
Difusão: transporte de massa através do movimento de
atómos
Recristalização
É o processo de um novo conjunto de grãos livres
de deformação e que são equiaxiais, com baixas
densidades de discordâncias
Os novos grãos se formam a partir de núcleos
muito pequenos
Sua extensão depende do tempo e da temperatura
Influência da temperatura
Temperatura de recristalização
Temperatura na qual a recristalização é finalizada
dentro de um tempo de 1 hora
É dependente dos seguintes fatores:É dependente dos seguintes fatores:
- % TF ( Quanto > % TF < T)
- pureza da liga (Quanto > pureza < T)
Influência do % TF
Influência da pureza da liga
Influência da pureza da liga
Crescimento de grão
Fenômento que pode ocorrer em todos os
materiais cristalinos caso o material fique exposto
a uma temperatura elevada por um determinado
tempotempo
Ocorre pela migração dos contornos de grão
(difusão dos átomos )
Influência do tempo e da temperatura
Bibliografia
William Callister Jr. Ciência e Engenharia De
Materiais: Uma Introdução, Ed. LTC Quinta
ediçãoedição
Vicente Chiaverini, Tratamento térmico de
ligas metálicas, ABM, 2008