Mecanismo de endurecimento AULA 6

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Profa. Marjorie Benegra 
Mecanismo de 
Endurecimento 
 
O que são mecanismos de 
endurecimento? 
Interações entre 
as imperfeições 
cristalinas 
Aumenta a resistência dos materiais 
Dificultando a movimentação 
dos planos cristalinos com a 
diminuição do caminho livre 
entre as discordâncias 
 
Quais são os Mecanismos de 
Endurecimento? 
Solução Sólida 
Precipitação 
Refino de Grão 
Encruamento 
Endurecimento por Solução Sólida 
Átomos de soluto (elementos 
de liga por exemplo) são 
incorporados aos átomos de 
solvente (níquel ou ferro no 
exemplo). 
Solução não é aleatória, ou seja, 
existe uma quantidade específica 
de soluto que pode dissolver-se 
no solvente chamada, limite de 
solubilidade. 
Níquel 
Ferro Carbono 
Cobre 
Átomos substitucionais Efeito da dimensão dos átomos 
sobre a rede cristalina 
Átomos Substucionais 
Átomos de soluto ocupam lugares da rede cristalina de um dado 
metal; Estes átomos provocam distorção na rede; para minimizar 
a energia do material procuram lugares onde se acomodam mais 
facilmente => junto a discordâncias.... 
Interação entre Imperfeições 
 Pontuais e de Linha 
Dificuldade em movimentar 
 as discordâncias 
Aumento da resistência 
do material 
Solução sólida 
Interação do átomo de soluto 
 com as discordâncias 
Interação entre Imperfeições 
 Pontuais e de Linha 
Interação entre Imperfeições 
 Pontuais e de Linha 
Endurecimento por Precipitação 
Os contornos entre diferentes fases (precipitado e matriz) em uma liga 
são defeitos planares e interferem na movimentação de discordâncias 
provocando, consequentemente, aumento de resistência e dureza. 
ENDURECIMENTO POR DISPERSÃO DE 
PARTÍCULAS INCOERENTES 
 Exemplo 1: Al (CFC) e AlCu2 (fase θ - ortorrômbica) 
Precipitados incoerentes é muito mais 
freqüente que precipitados coerentes. 
ENDURECIMENTO POR DISPERSÃO DE 
PARTÍCULAS COERENTES 
 
Precipitados coerentes apresentam a mesma estrutura cristalina da 
matriz. As diferenças entre os parâmetros de reticulado da matriz e da 
fase são de, no máximo, 15% 
Precipitados coerentes são mais endurecedores que precipitados 
incoerentes. 
O contornode grão separa duas regiões de orientações 
cristalográficas diferentes no material. 
Imperfeições de Superfície 
Os contornos de grão são criados durante a solidificação do material ou 
durante processos de deformação e recristalização. O contorno de grão é 
uma região de alta energia, devido à sua alta densidade de defeitos 
cristalinos. 
ENCRUAMENTO 
Fenômeno no qual um material dúctil se 
torna mais duro e mais resistente quando 
é submetido a uma deformação plástica a 
“frio”. 
O que é temperatura a frio? 
TEMPERATURA A FRIO 
É uma denominação baseada no fato de 
que, para os metais, a temperatura em 
que a deformação plástica é efetuada é 
BAIXA em relação a temperatura de fusão 
absoluta do metal 
A maioria dos metais encrua a temperatura ambiente 
QUANTIFICAÇÃO DO 
 TRABALHO A FRIO 
 
 Índice de deformação plástica 
Onde, 
A0 = área original da seção reta que experimenta a deformação 
Ad = área após a deformação 
 
%CW 
Ao Ad
Ao
x100
A DEFORMAÇÃO PODE SER CONTROLADA 
CW = Cold Work 
ENCRUAMENTO 
Deformação 
Plástica a frio 
Alterações microestruturais 
e nas propriedades dos 
materiais 
1 – Alteração na forma do grão 
2 – Aumento na densidade de discordâncias 
3 – Endurecimento por deformação plástica a frio 
ALTERAÇÃO NA 
FORMA DO GRÃO 
 
Antes da laminação Depois da laminação 
235 mm 
isotropico 
Os grãos são ~ esféricos e 
orientados aleatoriamente 
anisotropico 
A laminação afeta a 
orientação e formas dos grãos 
Direção de laminação 
AUMENTO NA DENSIDADE DE 
DISCORDÂNCIAS 
Mecanismo clássico p/ a multiplicação de 
discordâncias sob uma tensão aplicada 
http://zig.onera.fr/%7Edevincre/DisGallery/index.html 
FONTES DE FRANK-READ 
AUMENTO NA DENSIDADE DE 
DISCORDÂNCIAS 
• Liga de Ti após deformação a frio (MET) 
 Discordâncias ficam 
emaranhadas umas com as 
outras durante o trabalho a 
frio. 
 
 O movimento das 
discordâncias torna-se mais 
difícil. 
AUMENTO NA DENSIDADE DE 
DISCORDÂNCIAS 
Cristal de Cu de 15 mm 
de lado, deformado a 
0,1% na direção [100] 
http://zig.onera.fr/%7Edevincre/DisGallery/index.html 
ENDURECIMENTO POR 
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA A FRIO 
 Tensão de escoamento 
aumenta. 
 
 Limite de resistência 
aumenta. 
 
 Ductilidade cai 
(drasticamente).