Aula12 (1)

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Recristalização e Crescimento de grão
• Recristalização:
– Quando os metais são deformados plasticamente à temperatura ambiente, a densidade 
de discordâncias aumenta drasticamente (≈ 1015 m-2). Cada discordância tem energia 
de deformação de Gb2 / 2 por unidade de comprimento e o total de energia de 
deformação em um metro cúbico de metal deformado chega a cerca de 2 MJ, 
equivalente a 15 J mol-1. Quando metais trabalhados a frio são aquecidos a cerca de 
0.6Tm, novos grãos livres de deformação nucleiam e crescem consumindo todo o metal 
encruado. Isso é chamado de recristalização. Os metais são muito mais macios quando 
recristalizadas (ou "recozidos"). Os metais, desde que sejam subseqüentemente 
recozido, podem ser deformado quase indefinidamente. 
• Crescimento de grão:
– A energia do contorno de grão em um metal policristalino atua da mesma maneira para 
propiciar uma força motriz para o crescimento de grão. Valores típicos de γgb (0,5 m J-
2) e o tamanho dos grãos (100 mm) resultam Wf de cerca de 2 × 10-2 J mol-1. 
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Eq. de Avrami, na 
qual k e n são 
constantes 
independentes do 
tempo
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• Convenciona-se a taxa de reação como o recíproco do tempo para 
50% de reação:
• A taxa r aumenta com T:
• Onde A é uma constante independente de T, R é a constante dos 
gases e Q é a energia de ativação para uma dada reação.
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Etapas da recristalização
• Recuperação
– Restauração das propriedades físicas do material trabalhado a frio 
sem que ocorra alguma mudança visível na microestrutura. A 
condutividade elétrica aumenta, a deformação da rede cristalina 
diminui (analisando em raios X), porém as propriedades de 
resistência, controladas pelas discordâncias, não são afetadas.
• Recristalização
– É a substituição da estrutura trabalhada a frio por um novo grupo de 
grãos livres de deformação. A energia armazenada no trabalho a frio é 
a forca motriz tanto para a recuperação como para a recristalização.
• Crescimento de grão
– Se os novos grãos forem aquecidos a temperaturas maiores que as de 
recristalização, ocorrerá crescimento gradativo de grão. A forca motriz 
pra este processo é a diminuição de energia livre resultante da 
diminuição de área de contornos de grão.
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Recristalização
• Pré-deformação: necessária quantidade mínima;
• Temperatura: quanto menor grau de deformação, maior 
temperatura;
• Tempo: maior tempo, menor temperatura. Mas o efeito de 
temperatura é preponderante. Para uma dada liga, dobrar o 
tempo equivale a aumentar aproximadamente 10 graus C;
• Tamanho de grão final: depende do grau de deformação. 
Maior deformação, menor temperatura, menor TG;
• Tamanho de grão inicial: Maior TG, maior trabalho a frio para 
produzir temperatura de recristalização equivalente.
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Recristalização
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Recristalização 
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Recristalização 
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Exercício 
• Uma barra cilíndrica de latão recozido tendo um diâmetro inicial de 6,4 
mm (0,25 in) será trefilado a frio. É exigido que a barra após o trabalho 
a frio tenha tensão de escoamento de ao menos 345 MPa (50.000 psi) 
e uma ductilidade superior a 20 % EL. Além do mais, o diâmetro final 
deverá ser de 5,1 mm (0,20 in). Descreva a maneira em que este 
procedimento pode ser executado.
• Resolução: Primeiro considera-se as conseqüências (em termos de 
tensão de escoamento e ductilidade) do trabalho a frio em que o 
diâmetro é reduzido de 6,4 mm (d0) a 5,1 mm (di). O % CW pode ser 
computado:
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• Das Figuras, uma tensão de escoamento de 410 MPa 
(60.000 psi) e uma ductilidade de 8 % EL são atingidas 
a partir desta deformação de 36,5%. De acordo com 
os critérios estipulados, a tensão é satisfatória; no 
entanto, a ductilidade é demasiadamente baixa.
• Outra alternativa de processamento é uma redução 
parcial de diâmetro, seguida por um tratamento de 
recristalização em que os efeitos do trabalho a frio são 
anulados. A tensão de escoamento necessária, 
ductilidade, e diâmetro são obtidos em um 
subseqüente passo de trefilação. 
• A figura indica que 20 % CW é exigido para obter-se 
tensão de escoamento de 345 MPa. Por outro lado, 
ductilidades maiores que 20 % são obtidas apenas 
para deformações de 23 % CW ou menos. 
• Assim durante a operação final, a deformação deve
• estar entre 20 % CW e 23 % CW. 
• Vamos tomar a média destes extremos, 21.5%CW, e 
então calcular o diâmetro final para o primeiro passo, 
que torna-se o diâmetro inicial para o segundo. Outra 
vez, usando Equação
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Temperatura 
• A temperatura depende de:
• Temperatura inicial das ferramentas e do material
• Calor gerado pela deformação plástica
• Calor gerado por fricção
• Transferências de calor
• Para um processo de deformação sem fricção o aumento máximo de 
temperatura é:
• Up é o trabalho de deformação plástica por unidade de volume;
• ρ é a densidade;
• c é o calor específico;
• β é a fração de trabalho de deformação convertida em calor 
(tipicamente 0,95)
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Temperatura 
• O aumento de temperatura devido a fricção é:
• µ é o coeficiente de fricção;
• p é a tensão normal na interface;
• v é a velocidade na interface;
• A é a área superficial na interface;
• Δt é a variação no tempo
• V é o volume sujeito ao acréscimo de temperatura.
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Temperatura 
• Para evitar o tratamento do gradiente de temperatura ao longo da peça, 
consideramos uma fina placa de material com temperatura inicial To, 
tempertura das ferramentas T1. A temperatura instantânea média na 
interface:
• h é o coeficiente de transferência de calor entre o material e as ferramentas e 
δ é a espessura de material considerado.
• Essa equação descreve a variação na temperatura média do material durante 
o resfriamento, assumindo-se uma placa fina resfriada entre duas superfícies 
da ferramenta. A equação não inclui o aumento de temperatura devido a 
fricção e deformação. Então, a temperatura média final a um determinado 
tempo t é:
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Trabalho a quente, a frio e a 
morno
• Trabalho a quente
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Trabalho a quente, a frio e a 
morno
• Trabalho a quente
• Sem elevada densidade de segundas fases, tais como 
cementita ou outros carbonetos, a austenita monofásica tem 
elevada ductilidade a quente e é facilmente trabalhada a 
quente para laminar ou forjar grandes lingotes a seções 
menores e formas complexas.
• Aços aquecidos ao campo da austenita podem, de fato, 
conter outras 
fases, como inclusões, carbonetos (dependendo da liga e 
tempo disponível para solução), e precipitados de elementos 
microligantes. No entanto, a excelente ductilidade a quente 
da austenita é um dos principais contribuintes para a 
fabricação econômica de estruturas de aço.
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