Precipitação e Solubilização

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
CAMPUS DE GUARATINGUETÁ
Propriedades Mecânicas dos Materiais
Assunto: Precipitação e Solubilização
 
Professor: Thomaz Manabu
Luiz Henrique Torres da Costa nº101031
2012
Introdução
 	Um dos meios para aumentar a resistência de materiais metálicos é provocar transformações de fases no estado sólido com variações controladas de temperatura. 	O endurecimento por precipitação ou envelhecimento consiste na precipitação controlada de uma 2ª fase rica em soluto partindo de uma solução supersaturada do metal matriz.
Objetivo
Constatar os efeitos da solubilização e precipitação (envelhecimento) em ligas metálicas.
Fundamentação Teórica
O tratamento de solubilização e envelhecimento tem por objetivo a obtenção de precipitados finos, que ao mesmo tempo em que sejam grandes o suficiente para agir como obstáculos ao movimento das discordâncias, endurecendo a liga, sejam por outro lado pequenos o suficiente para manter a coerência com a matriz, fundamental para manter o efeito de endurecimento. 
A solubilização, ao garantir a obtenção de uma solução sólida (dissolução dos elementos de liga) mantida à temperatura ambiente de modo instável por meio de resfriamento rápido, permite um melhor controle do crescimento dos precipitados durante o posterior envelhecimento. 
No início do envelhecimento surgem as chamadas zonas de Guinier Preston, muito pequenas para garantir uma substancial endurecimento, uma vez que podem ser facilmente cisalhadas por discordâncias em movimento. Prosseguindo o envelhecimento numa temperatura suficientemente alta (envelhecimento artificial), formam-se os precipitados metaestáveis, inicialmente coerentes e posteriormente semicoerentes. A coerência do precipitado com a matriz, ao provocar distorções na mesma, devido a pequenas diferenças de parâmetro de rede, gera um campo de tensões que dificulta a movimentação de discordâncias, endurecendo o material. 
Com o tempo ocorre perda parcial de coerência, através do surgimento de discordâncias de interface entre o precipitado e a matriz, que está associada a uma pequena queda de dureza. Prolongando o envelhecimento para tempos excessivos, ocorre a perda total de coerência, havendo a formação de uma interface entre o precipitado e a matriz, aliviando totalmente as tensões, provocando amolecimento significativo. Além disso, como os precipitados, incoerentes, estáveis e muito grandes, encontram-se muito afastados uns dos outros devido ao coalescimento, deixam um longo caminho livre para a movimentação das discordâncias, o que também favorece o amolecimento típico do superenvelhecimento. 
A diferença básica entre o envelhecimento artificial e o envelhecimento natural (à temperatura ambiente), além dos níveis de dureza que podem ser atingidos (bem mais altos para o envelhecimento artificial), é a cinética do processo: enquanto o pico de dureza no envelhecimento artificial pode ser obtido em algumas horas (tanto mais rápido quanto mais alta a temperatura), no envelhecimento natural o máximo de dureza (inferior ao obtido em forno) somente acontece após uma semana ou mais de manutenção do material à temperatura ambiente.
Procedimento Experimental
Para a realização do experimento, utilizou-se como material a liga de alumínio-cobre (Al-Cu) 2024, composto de aproximadamente 4,5% de cobre. Os corpos de prova utilizados foram num total de 4, sendo que todos serão resfriados bruscamente a 25°C e 3 deles são colocados em fornos a 190°C.
	Previamente, os corpos de prova foram submetidos ao aquecimento até a temperatura de 495°C (dissolução do cobre). Depois disso, os corpos de prova são resfriados bruscamente em água a aproximadamente 25°C. A cada tempo, mediu-se a dureza dos corpos de prova em três pontos distintos. Para o manuseio do corpo de prova reaquecido, foi necessário resfriamento brusco, para lerdear o processo de envelhecimento da peça, obtendo resultados mais precisos.
	Os resultados coletados foram colocados em uma tabela, o qual está na seção de “Resultados e Discussões” neste relatório. Além disso, um gráfico de dureza média versus tempo foi confeccionado para análise dos resultados obtidos, o qual está anexo.
Resultados e discussões
De acordo com os resultados temos as seguintes tabelas, onde T4 se refere ao material solubilizado e precipitado à temperatura ambiente; em T6, o material foi solubilizado e precipitado artificialmente (em temperatura controlada)
	Condição
	Dureza
	
	30'
	45'
	60'
	129'
	1200'
	1515'
	T4
	56
	58
	64
	69
	70
	70
	
	55
	61
	61
	66
	70
	73
	
	55
	58
	62
	66
	72
	72
	T6
	68
	73
	74
	 
	 
	 
	
	73
	73
	70
	
	
	 
	
	71
	74
	70
	 
	 
	 
Tabela 1 - Tabela com os três valores de dureza de cada tratamento.
A média dos valores é mostrada na tabela a baixo:
	Condição
	Dureza
	
	30'
	45'
	60'
	129'
	1200'
	1515'
	T4
	55,333
	59
	62,333
	67
	70,667
	71,667
	T6
	70,667
	73,33
	71,333
	
	
	
Tabela 2 - Tabela com os valores de dureza média das durezas coletadas em experimento.
Gráfico1 - Dureza em função do tempo (30’,45’,60’, 129’, 1200’ e 1515’) 
Conclusão 
O tratamento de solubilização consiste em alterar a a estrutura do precipitado provocando assim mudanças nas propriedades mecânicas, como dureza, por exemplo.
Pode-se concluir que os resultados foram satisfatórios uma vez que os valores das durezas aumentaram conforme o tempo, assim como indicia a teoria. Fora isso, temos que o processo se mostrou de grande importância no endurecimento de ligas de alumínio já que promove um melhora nas suas propriedades.
Bibliografia
[1] Anotações do tópico de MCM: “Solubilização e Precipitação” do professor Tomaz Manabu Hashimoto;