Aula 02 - Metalurgia da conformação mecânica

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METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA
OBJETIVOS
• resistência à deformação (tensão de escoamento)
• definir as características dos materiais metálicos 
quanto a:
• modificações microestruturais decorrentes 
(encruamento, recristalização)
• comportamento sob deformação a altas temperaturas
• previsão e prevenção de defeitos
• determinar esforços de conformação, para escolha de 
equipamentos e dimensionamento de ferramentas
• definir parâmetros de processamento 
(velocidade, temperatura, lubrificação)
METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA
CONCEITOS PARA REVISÃO
• estruturas cristalinas de materiais metálicos
• elementos de liga e formação de fases
• defeitos cristalinos: vazios, contornos de grão, discordâncias
• sistemas preferenciais de deslizamento
• deformação plástica a frio, encruamento
• deformação plástica a quente, recozimento
METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA
TRABALHO A FRIO
• Encruamento: aumento da resistência ao escoamento 
causado pela dificuldade de deformação plástica
• Encruamento: provocado pela presença de barreiras que 
dificultam a movimentação das discordâncias por 
deslizamento no reticulado cristalino
• Encruamento: aumento da energia interna do material 
metálico, com forte influência em propriedades físicas e 
mecânicas
• Deformação plástica facilitada: 
deformação dos grãos cristalinos
movimento de discordâncias, 
caminho livre
deformaçãoTrabalho a frio
Tensão
Influência da deformação a frio nas propriedades mecânicas
• Átomos em solução sólida,
• Partículas precipitadas 
(impurezas, segundas fases, compostos),
• Defeitos de linha: 
discordâncias em cunha e em hélice 
• Contornos de grão, 
• Baixas temperaturas
BARREIRAS À DEFORMAÇÃO
Discordâncias em micrografia de LiF monocristalino
Aço 1035
1000X
a) lamelar 
b) quase sempre 
lamelar 
c) parte lamelar, parte 
esférica
Forma da perlita: 
d) ainda um pouco 
lamelar
e) bastante esférica
f) totalmente esférica
Influência da morfologia da segunda fase na tensão de escoamento
Influência da tamanho de grão na tensão de escoamento
Influência da morfologia da temperatura na tensão de escoamento
Material de partida recozido: grãos recristalizados
Material encruado: grãos deformados e alongados
Influência da solução sólida na tensão de escoamento
METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA
TRABALHO A QUENTE
• Energia térmica: calor disponível durante o tempo de processamento
• Deformação plástica facilitada: 
• energia térmica disponível
• maior mobilidade atômica
• maior caminho livre para 
movimento de discordâncias 
DEM - UFSC - Laboratório de Conformação Mecânica 
• Temperatura de processo elevada:
• suficiente para promovera recristalização
• suficiente para promover transformações alotrópicas
(Ferro de CCC para CFC, Titânio de HC para CCC)
• suficiente para dissolver partículas de segunda fase e 
precipitados
RECOZIMENTO
• Todo processo representado pelo aquecimento e manutenção da 
peça metálica a uma dada temperatura por um determinado tempo 
• O resfriamento posterior define o tipo de tratamento empregado: 
recozimento pleno, esferoidização, normalização, tempera, .... 
MECANISMOS DE AMOLECIMENTO NO RECOZIMENTO
• Estáticos se não ocorrerem simultaneamente à deformação plástica
(Exemplo: recozimento intermediário entre etapas de trefilação) 
• Dinâmicos: se ocorrerem simultaneamente à deformação plástica
(Exemplo: amolecimento durante o forjamento a quente 
• São dependentes da energia interna local 
(deformação, atrito, gradiente de temperatura )
Microestruturas de alumínio comercial forjado a 400 ºC
Curvas de aquecimento e resfriamento do recozimento
MECANISMOS DE AMOLECIMENTO NO RECOZIMENTO
• Recuperação
• há diminuição da energia interna do material deformado 
por rearranjo de discordâncias;
• não há modificação da microestrutura
• Recristalização primária
• com o aumento da energia térmica e mecânica 
disponível, ocorre a nucleação de novos grão
• Recristalização secundária ou crescimento anormal de grãos
• caso haja energia interna e térmica disponíveis, alguns crescem 
sobre o restante da estrutura
• deve ser evitada por provocar a queda de dutilidade/resistência
• as propriedades mecânicas são fortemente afetadas
• com a disponibilidade de tempo, os núcleos crescem 
renovando a microestrutura e eliminando os efeitos do 
encruamento prévio
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Temperatura de recozimento (ºC)
Novos grãos
Dutilidade
Resistência mecânica
Grãos deformados 
e recuperados
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EFEITO DA RECUPERAÇÃO NA MICROESTRUTURA
Material deformado, 
grande densidade de 
discordâncias
Material recuperado, 
menor densidade de 
discordâncias
EXEMPLO DE RECRISTALIZAÇÃO SECUNDÁRIA
Grão com 
13 lados
Microestruturas de estágios de recristalização e crescimento de grão em latão
previamente deformado a frio 33%: a) como deformado, b) recozido por 3s a 580 oC, c)
recozido por 4s a 580 oC, d) recozido por 8s a 580 oC, e) recozido por 15 min a 580 oC e
f) recozido por 10 min a 700 oC