Mecanismos de endurecimento - Metais (Prof. Geovani)

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MECANISMOS DEMECANISMOS DE 
ENDURECIMENTO EMENDURECIMENTO EM 
METAISMETAIS
REVISÃOREVISÃO
DISCORDÂNCIASDISCORDÂNCIAS
DiscordânciasDiscordâncias
• Discordâncias existem em materiais cristalinos.
• Materiais cerâmicos apresentam estruturas cristalinas mais
complexas --- discordâncias imóveis
• A movimentação de discordâncias é o principal fator envolvido
na deformação plástica de metais e ligas
• A mobilidade de discordâncias pode ser alterada por diversos
fatores (composição, processamento…) --- manipulação das
propriedades mecânicas do material
• Discordâncias afetam outras propriedades do material, além Discordâncias afetam outras propriedades do material, além
das mecânicas (p. ex. propriedades elétricas de semicondutores)
Deformação plástica
• O mecanismo de deformação plástica é diferente para materiais 
cristalinos e materiais amorfos.
• Nos materiais cristalinos o principal mecanismo de deformação p p ç
plástica geralmente consiste no escorregamento de planos atômicos 
através da movimentação de discordâncias.
• Já nos materiais amorfos consiste no escoamento viscoso Já nos materiais amorfos consiste no escoamento viscoso.
Deformação plástica produzida pela movimentação de uma discordância em cunha
Campo de tensões ao redor de uma discordância
Interação entre discordâncias em
cunha no mesmo plano de
deslizamento
Tensões de compressãoTensões de compressão
e de tração ao redor de
uma discordância em cunha
Sistemas de Escorregamento
As discordâncias não se movem com a mesma facilidade em todos os
planos cristalinos e em todas as direções cristalinas.
• A movimentação das discordâncias se dá preferencialmente através
de planos específicos e, dentro desses planos, em direções específicas, 
b i d id d tô i d d d ti l d i t liambos com a maior densidade atômica de um dado reticulado cristalino.
• Essa combinação de um plano e uma direção é chamada de sistema
de escorregamento (“slip system”).
Sistemas de
escorregamentoescorregamento
nos cristais CFC
MECANISMOS DE 
ENDURECIMETO EMENDURECIMETO EM 
METAIS
Solução sólida
Interação dos átomos 
de soluto com asde soluto com as 
discordâncias
Encruamento
Alt ã d i t t d t l li i t li üê i dAlteração da microestrutura de um metal policristalino em conseqüência da 
deformação plástica.
Encruamento
Multiplicação das discordâncias Aumento de resistência
Restauração da microestrutura encruadasvia 
tratamento térmicotratamento térmico
As propriedades e microestruturas provenientes de um trabalho a frioAs propriedades e microestruturas provenientes de um trabalho a frio 
podem ser restauradas (revertida ao seu estado anterior –sem 
deformação)deformação).
Esta restauração pode ser feita por meio de tratamentos térmicos 
apropriados, normalmente o recozimento.
A restauração da microestrutura livre de deformação (ou seja livre de 
encruamento), resulta de dois processos a recuperação e a 
recristalização, que podem ser seguidos pelo crescimento de grãosrecristalização, que podem ser seguidos pelo crescimento de grãos
Recuperação
Na recuperação parte da energia interna de deformação armazenada éNa recuperação parte da energia interna de deformação armazenada é 
liberada em virtude da movimentação das discordâncias.
Existe uma redução no número de discordâncias e novas configurações 
de discordâncias são produzidas.
Algumas propriedades físicas como elétricas e térmicas são recuperadas.
Mesmo após a recuperação os grãos apresentam energia de deformação 
relativamente elevada e mantém a estrutura de grãos deformados.relativamente elevada e mantém a estrutura de grãos deformados.
Temperatura de 
recristalização.
Deformação crítica
123 call123 call
Crescimento de grão
Após a recristalização estar completa, os grãos livres de deformação 
continuarão a crescer se a amostra for deixada em uma temperatura elevada;
o crescimento de grão pode ocorrer sem ser precedido pela recuperação 
e recristalização;ç
À medida que os grãos aumentam, a área total dos contornos diminui, 
produzindo uma redução da energia total. (Força motriz para o cresc. De grão);p ç g ( ç p g );
Nem todos os grãos aumentam de tamanho – os grãos maiores crescem 
a custa dos grãos menores;a cus a dos g ãos e o es;
O movimento dos contornos é difusional;
O tamanho do grão é dependente do tempo e da temperatura deO tamanho do grão é dependente do tempo e da temperatura de 
tratamento térmico.