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07 Deformação Plástica

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PROPRIEDADES DOS METAIS 
DEFORMADOS PLASTICAMENTE 
A capacidade de um material se deformar plasticamente 
está relacionado com a habilidade das discordâncias se 
movimentarem 
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 Discordâncias e Mecanismos 
de Aumento de Resistência 
 
- Conceitos básicos: características das 
discordâncias, sistemas de 
escorregamento 
- Aumento da resistência por diminuição 
do tamanho de grão 
- Aumento da resistência por solução 
sólida 
- Encruamento, recuperação, 
recristalização e crescimento de grão 
 
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PROPRIEDADES DOS METAIS 
DEFORMADOS PLASTICAMENTE 
A capacidade de um material se deformar plasticamente 
está relacionado com a habilidade das discordâncias se 
movimentarem 
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DEFORMAÇÃO PLÁSTICA 
 Os materiais podem ser solicitados por tensões 
de compressão, tração ou de cisalhamento. 
 Como a maioria dos metais são menos 
resistentes ao cisalhamento que à tração e 
compressão e como estes últimos podem 
ser decompostos em componentes de 
cisalhamento, pode-se dizer que os metais 
se deformam pelo cisalhamento plástico ou 
pelo escorregamento de um plano cristalino 
em relação ao outro. 
 O escorregamento de planos atômicos envolve o 
movimento de discordâncias 
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DISCORDÂNCIAS E 
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA 
 Em uma escala microscópica a deformação plástica é o 
resultado do movimento dos átomos devido à tensão 
aplicada. Durante este processo ligações são 
quebradas e outras refeitas. 
 Nos sólidos cristalinos a deformação plástica geralmente 
envolve o escorregamento de planos atômicos, o 
movimento de discordâncias e a formação de maclas 
 Então, a formação e movimento das discordâncias 
têm papel fundamental para o aumento da 
resistência mecânica em muitos materiais. 
A resistência Mecânica pode ser aumentada 
restringindo-se o movimento das discordâncias 
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MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS 
E A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA 
 Discordâncias em cunha 
movem-se devido à aplicação 
de uma tensão de 
cisalhamento perpendicular à 
linha de discordância 
 O movimento das 
discordâncias pode parar na 
superfície do material, no 
contorno de grão ou num 
precipitado ou outro 
defeito 
 A deformação plástica 
corresponde à deformação 
permanente que resulta 
principalmente do movimento 
de discordâncias (em cunha 
ou em hélice) 
 
 
 
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MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS 
Plano de escorregamento 
Direção de escorregamento 
Uma distância 
interatômica 
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MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS 
EM CUNHA E EM HÉLICE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Prof. Sidnei/ DCMM/PUCRJ 
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DENSIDADES DE 
DISCORDÂNCIAS TÍPICAS 
 
 
 Materiais solidificados lentamente = 103 
 discord./mm2 
 Materiais deformados= 109 -1010 discord./mm2 
 
 Materiais deformados e tratados termicamente= 
105 -106 discord./mm2 
 
 
 
 
 
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CARACTERÍSTICAS DAS 
DISCORDÂNCIAS IMPORTANTES PARA 
AS PROP. MECÂNICAS 
 Quando os metais são 
deformados plasticamente cerca 
de 5% da energia é retida 
internamente, o restante é 
dissipado na forma de calor. 
 A maior parte desta energia 
armazenada está associada 
com as tensões associadas às 
discordâncias 
 A presença de discordâncias 
promove uma distorção da rede 
cristalina de modo que certas 
regiões sofrem tensões 
compressivas e outras tensões 
de tração. 
 
 
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INTERAÇÃO DE 
DISCORDÂNCIAS 
 ATRAÇÃO  REPULSÃO 
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MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS EM 
MONOCRISTAIS 
 Durante a deformação 
plástica o número de 
discordâncias aumenta 
drasticamente 
 As discordâncias movem-
se mais facilmente nos 
planos de maior densidade 
atômica (chamados planos 
de escorregamento). 
Neste caso, a energia 
necessária para mover 
uma discordância é 
mínima 
 Então, o número de planos 
nos quais pode ocorrer o 
escorregamento depende 
da estrutura cristalina 
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Planos e direções de deslizamento 
das discordâncias 
 Sistemas de delizamento:conjunto de planos e 
direções de maior densidade atômica 
 
 CFC: {111}<110> (mínimo 12 sistemas) 
 CCC: {110}<111> (mínimo 12 sistemas) 
 HC: apresenta poucos sistemas de 
deslizamento (3 ou 6) por isso os metais 
que cristalizam nesta estrutura são 
frágeis 
 PARA ALGUNS MATERIAIS COM ESTRUTURAS CCC E HC O 
ESCORREGAMENTO DE ALGUNS PLANOS SÓ SE TORNAM 
OPERATIVOS A ALTAS TEMPERATURAS 
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CFC: {111}<110> 
(mínimo 12 sistemas de 
escorregamento) 
Planos: {111}= 4 
Direções: 3 para cada plano 
 
 
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Maclas 
 
 Discordâncias não é o único defeito 
cristalino responsável pela 
deformação plástica, maclas 
também contribuem. 
 Deformação em materiais cfc, como 
o cobre, é comum ocorrer por 
maclação 
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Maclas 
17 
As maclas são um tipo de defeito de superfície e podem ser causadas por 
tensões térmicas ou mecânicas e são mais comuns em materiais com 
estrutura CFC, tais como o cobre. Essas tensões podem causar uma 
reorientação da microestrutura entre dois planos “espelhos”, resultando em 
uma orientação mais propícia para o escorregamento de planos. 
 
 
Maclas 
18 
Maclas 
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Mecanismos de aumento de 
resistência dos metais 
 Aumento da resistência por adição de elemento 
de liga (formação de solução sólida ou 
precipitação de fases) 
 Aumento da resistência por redução do tamanho 
de grão 
 Aumento da resistência por encruamento 
 Aumento da resistência por tratamento térmico 
(transformação de fase): será visto 
posteriormente 
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INTERAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS 
EM SOLUÇÕES SÓLIDAS 
Quando um átomo de uma impureza esta presente, 
o movimento da discordância fica restringido, ou seja, 
deve-se fornecer energia adicional para que continue 
havendo escorregamento. Por isso soluções sólidas 
 de metais são sempre mais resistentes que seus 
 metais puros constituintes 
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DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM 
MATERIAIS POLICRISTALINOS 
O contorno de grão 
interfere no 
movimento das 
discordâncias 
 Devido as diferentes 
orientações cristalinas 
presentes, resultantes 
do grande número de 
grãos, as direções 
de escorregamento 
das discordâncias 
variam de grão 
para grão 
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Aumento da resistência por 
diminuição do tamanho de grão 
 O contorno de grão funciona como 
um barreira para a continuação do 
movimento das discordâncias devido 
as diferentes orientações presentes 
e também devido às inúmeras 
descontinuidades presentes no 
contorno de grão. 
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Dependência da tensão de 
escoamento com o tamanho de grão 
 esc= o + Ke (d)
-1/2 
 EQUAÇÃO DE HALL-PETCH 
 o (MPa)e Ke (MPa.mm^0,5 são constantes 
 d= tamanho médio do grão (mm) 
 Essa equação não é válida para grãos muito 
grosseiros ou muito pequenos 
 
 
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EXERCÍCIOS 
1) Um aço pode, através de tratamentos térmicos ou 
termomecânicos, apresentar diversos tamanhos de grão. Calcule 
a diferença no limite de escoamento de um aço que apresenta na 
situação A, tamanho de grão ASTM 7 e na situação B, tamanho 
de grão ASTM 5. Dados: 
Este aço será utilizado a temperatura ambiente; 
Utilize a equação de Hall-Petch; 
o = 260 Mpa e Ke = 50 Mpa.mm
0,5 
 
2) Para o mesmo aço, estime o tamanho de grão ASTM para uma 
tensão de escoamento igual a 650 Mpa. 
 
 
 
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ENCRUAMENTO OU ENDURECIMENTO 
PELA DEFORMAÇÃO À FRIO 
 É o fenômeno no qual um material 
endurece devido à deformação plástica 
(realizado pelo trabalho à frio) 
 Esse endurecimento dá-se devido ao 
aumento de discordâncias e imperfeições 
promovidas pela deformação, que impedem 
o escorregamento dos planos atômicos 
 A medida que se aumenta o encruamento maior

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