MODULO V - Deformação dos Metais

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MÓDULO 5: Deformação dos metais. Deformação elástica. Deformação plástica. 
Propriedades dos materiais deformados plasticamente. Recuperação, 
Recristalização e crescimento de grão. 
 
Deformação Elástica 
O grau até onde uma estrutura se deforma depende da magnitude de uma tensão 
imposta. Para muitos metais que são tracionados em relativamente baixos níveis de 
tensão, a tensão e a deformação são proporcionais entre si através de uma correlação: 
 = E. 
Esta correlação é conhecida como a lei de Hooke onde  e a tensão que a peça e 
submetida,  é a deformação associada a tensão  e a constante de proporcionalidade E 
é o modulo de elasticidade. O módulo de elasticidade pode ser inicialmente associado à 
facilidade um material ser deformado, ou seja, quanto maior for o valor do módulo de 
elasticidade menos deformável será o material. 
O processo de deformação na qual tensão e deformação são proporcionais é chamado 
deformação elástica; um gráfico de tensão (ordenada) versus deformação (abscissa) 
resulta em uma correlação linear. 
 
Deformação Plástica 
Quando um material é submetido a uma tensão o mesmo responderá com uma 
deformação, inicialmente o material responde com deformações elásticas (deformações 
temporárias), mas conforme a tensão é aumentada o material passa por um ponto onde 
não responde mais com deformações elásticas. Na medida em que o material é 
deformado além deste ponto, a tensão não é mais proporcional a deformação (a lei de 
Hooke deixa de ser válida) e ocorre deformação permanente, não recuperável, ou 
deformação plástica. 
De um ponto de vista atômico, deformação plástica corresponde ao rompimento das 
ligações com os átomos vizinhos e a seguir a formação de novas ligações com os novos 
vizinhos, uma vez que grande numero de átomos ou moléculas movem-se uma em 
relação umas a outras; após a remoção da tensão eles não retornam mais às suas 
posições originais, esse fenômeno e conhecido como escoamento. 
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 
 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 
 
Mecanismos de aumento de resistência mecânica: 
 Aumento da resistência por adição de elemento de liga (formação de solução sólida ou 
precipitação de fases). 
 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. 
 
 Aumento da resistência por redução do tamanho de grão 
O contorno de grão funciona como uma barreira para a continuação do movimento das 
discordâncias devido às diferentes orientações presentes e também devido às inúmeras 
descontinuidades presentes no contorno de grão. 
 
Dependência da tensão de escoamento com o tamanho de grão: 
1. σesc = σo + Ke.(d)-1/2 
2. Equação de Hall-Petch 
3. σo e Ke são constantes 
4. d= tamanho de grão 
 
Essa equação não é válida para grãos muito grosseiros ou muito pequenos. 
 
Aumento da resistência por encruamento. 
1. É o fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica (realizado 
pelo trabalho a frio) 
2. Esse endurecimento dá-se devido ao aumento de discordâncias e imperfeições 
promovidas pela deformação, que impedem o escorregamento dos planos atômicos. 
3. À medida que se aumenta o encruamento maior é a força necessária para produzir 
uma maior deformação 
4. O encruamento pode ser removido por tratamento térmico (recristalização). 
 
Temperatura de recristalização 
1. A temperatura de recristalização é dependente do tempo. 
2. A temperatura de recristalização está entre 1/3 e ½ da temperatura de fusão. 
 
Temperaturas de recristalização 
1. Chumbo - 4°C 
2. Estanho - 4°C 
3. Zinco 10°C 
4. Alumínio de alta pureza 80°C 
5. Cobre de alta pureza 120°C 
6. Latão 60-40 475°C 
7. Níquel 370°C 
8. Ferro 450°C 
9. Tungstênio 1200°C 
 
Exercícios 
1. Qual a influência das discordâncias no aumento da resistência mecânica em metais? 
Resp.: Como nos sólidos cristalinos a deformação plástica envolve a movimentação de 
discordâncias e escorregamento de planos atômicos, ao se restringir a movimentação 
das discordâncias provoca-se um aumento na resistência mecânica