A taxa de encruamento

Prévia do material em texto

A taxa de encruamento 
 
O encruamento, também conhecido como trabalho á frio, é um fenômeno modificativo 
da estrutura cristalina dos metais e ligas pouco ferrosas, em que a deformação plástica é 
realizada abaixo da temperatura de recristalização, isso causará o aumento de discordâncias na 
estrutura cristalina e consequentemente o aumento de resistência do metal. Em outras 
palavras, o encruamento é o aumento do limite elástico do material, resistência a tração, por 
deformação plástica. 
 
Figura 1 - Processo de laminação à frio 
 
Figura 2 - Percentual de trabalho à frio 
 
 O encruamento de um metal pode ser definido pelo aumento da rigidez por deformação 
plástica. Ocorre basicamente porque os metais se deformam plasticamente por movimentação 
de discordâncias, as quais interagem diretamente (entre si ou com outras imperfeições) ou 
indiretamente, com o campo de tensões internas de várias imperfeições e obstáculos. Essas 
interações levam a uma redução na mobilidade das discordâncias, e à necessidade de uma 
tensão maior para provocar maior deformação plástica. O encruamento é também chamado de 
"trabalho à frio" porque ocorre em temperaturas abaixo da temperatura de recristalização. 
Portanto, aumentando-se a temperatura, os efeitos do aumento da resistência do metal 
adquiridos pelo processo de trabalho a frio podem ser diminuídos até o retorno às suas 
propriedades originais. 
100%
0
0 




 

A
AA
TF d
A macla é um tipo de defeito cristalino que pode ocorrer durante a deformação plástica. 
A maclação ocorre em um plano cristalográfico determinado segundo uma direção 
cristalográfica específica. Tal conjunto plano/direção depende do tipo de estrutura cristalina. 
Deformação por maclação é um mecanismo importante na deformação plástica de metais HC e 
CCC, principalmente a baixas temperaturas e em altas velocidades de deformação. 
 
Figura 3 - contorno de maclas 
 
Figura 4 - Deformação dos materiais 
 
 (Jin e Lee, 2009) realizaram um estudo em que mediram a mudança na taxa de 
endurecimento por deformação com deformação por tração, e analisou pela equação de 
Crussard, em aço TWIP Fe – 18Mn – 0,6C – 1,5Al. A evolução microestrutural, incluindo maclas 
de deformação, também foi observada usando um sistema de difração por retro dispersão 
eletrônica (EBSD) e um microscópio eletrônico de transmissão (TEM). A figura 5, mostra a 
composição química e os parâmetros termodinâmicos que usaram neste trabalho: 
 
Figura 5 - Composição química e parâmetros termodinâmicos. 
Os testes de tração foram realizados a uma taxa de deformação constante de 1 x 10-4s-
¹, à temperatura ambiente. 
A figura 6 é um mapa de cores de contorno da amostra recozida, que foi obtida por digitalização 
EBSD no plano de direção transversal (TD). O espécime recozido possui uma fase monofásica 
austenita com um tamanho médio de grão de 5,4 m. Alguns grãos têm maclas de recozimento, 
cujo comprimento médio em um grão é 4,5 m, e a área da unidade mais longa de recozimento 
é de 20,5 cm. Os limites dos grãos de austenita e das maclas em anel são diferenciados por um 
ângulo desorientação e rede de locais de coincidência (CSL). Os limites de grão de alto ângulo e 
os limites de grão de baixo ângulo foram distinguidos com base no ângulo de amisorientação de 
15 ◦ e exibidos em amarelo escuro e azul, respectivamente em Figura 1. Os limites maclas de 
recozimento, mostrados em vermelho e verde, foram detectados usando os limites 3 e 9 da CSL, 
respectivamente. 
 
Figura 6 - Mapa de sensibilização do aço TWIP recozido Fe - 18Mn - 0,6C - 1.5Al 
 
A figura 7 mostra um gráfico sobre a taxa de endurecimento por deformação no aço Fe-
22Mn-0,6 TWIP, a região de deformação plástica é dividida em cisco estágios. Após uma redução 
drástica no intervalo de deformação de 0-0,02 (estágio A), a taxa de endurecimento da tensão 
aumenta para atingir o nível constante em 0,1 (estágio B), devido as deformações primárias de 
maclas com direções de crescimento semelhante em um grão de austenita. Diminui ligeiramente 
(Estágio C) porque a taxa nucleação da deformação torna-se lenta e exibe o segundo valor 
constante até 0,3 (estágio D) por causa da deformação secundária, maclas com diferentes 
direções de crescimento. E finalmente à 0,3, a taxa de endurecimento diminui rapidamente até 
a falha da amostra (estágio E), devido ao rearranjo do deslocamento e à desaceleração da 
atividade de nucleação. 
 
Figura 7 - Taxa de endurecimento por deformação no aço Fe-22Mn-0,6 TWIP 
 
Para o aço TWIP utilizado neste estudo, apenas quatro estágios (A, C, D e E) apareça no 
gráfico da taxa de endurecimento da mancha vs. deformação verdadeira (Figura 2 a). Os estágios 
A e E são muito semelhantes aos do aço TW-Fe-22Mn-0.6C. No entanto, os estágios de B e C não 
são obviamente distintos entre si no atual aço TWIP (Figura 2 a). Além disso, a taxa de 
endurecimento da tensão no estágio D aumenta ligeiramente, diferentemente do aço TW-Fe-
22Mn-0.6C. 
Portanto, para examinar o comportamento de endurecimento por deformação de cada 
estágio, especialmente os estágios B e C, mais detalhadamente, a verdadeira curva tensão-
deformação foi analisada usando as várias fórmulas de ajuste empírico e as análises 
matemáticas. Entre as análises, a análise C-J modificada revela a distinção mais clara dos 
estágios de endurecimento por deformação. 
Tendo em vista que os autores deste trabalho realizaram os testes de tração à 
temperatura ambiente, o efeito de encruamento esteve presente, aumentando as discordâncias 
e aumentando a resistência do material. Isso fica evidente no estágio A da figura 2, onde o 
material tem alta resistência. 
Outro fator, causador da mudança da curva de encruamento, é a formação de maclas 
de deformação. Ela ocorre durante a solidificação, deformação plástica, recristalização ou 
crescimento de grão. No caso desde estudo, ouve deformação plástica, o que contribuiu para a 
formação de maclas. A maclação ocorre em um plano cristalográfico determinado segundo uma 
direção cristalográfica específica. Tal conjunto plano/direção depende do tipo de estrutura 
cristalina. 
A fração volumétrica da região geminada foi aumentada com a tensão de tração devido 
ao aumento no número de maclas de deformação e não ao crescimento lateral de cada macla 
de deformação.