Materiais de Engenharia
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é esperado que materiais com baixa
EDE apresentem alta frequência de maclas de recozimento. Por exemplo, as
maclas de recozimento são raríssimas em alumínio, ferro-alfa, nióbio, mo-
libdênio e tungstênio, mas são muito freqüentes em cobre, prata, ouro, latão e
em aços inoxidáveis austeníticos. As maclas de recozimento são raras no
estado bruto de fundição, mesmo em materiais de baixa EDE. Isto mostra
que sua formação ocorre principalmente durante a recristalização e o cresci-

Figura 10.11 — Arranjo dos átomos em torno de uma
macla no reticulado cúbico simples.

Figura 10.12 — Grãos maclados: (a) e (b) maclas de recozimento em
materiais com estrutura CFC;(c) macla de deformação em

materiais com estrutura HC.

192 CAPÍTULO 10

mento de grão, quando ocorre migração de contornos de alto ângulo. Fre-
qüentemente, as maclas de recozimento terminam no interior do grão. Neste
caso, aparece um contorno incoerente de macla (vide figura 10.13). A energia
por unidade de área destes contornos incoerentes de macla é comparável a
energia dos contornos de grão.

A maclação mecânica (maclas de deformação) é uma maneira alternati-
va de deformação plástica, conforme mostra a figura 10.14.

Como este modo de deformação plástica exige o movimento coordena-
do de muitos átomos, embora os deslocamentos sejam pequenos, ele ocorre
principalmente em situações em que a deformação plástica por deslizamento
de planos é muito difícil. A maclação mecânica ocorre, por exemplo, em
metais HC, devido ao baixo número de sistemas de escorregamentos nesta
estrutura. Em metais CCC, quando deformados abaixo a temperatura ambi-
ente ou com altas velocidades de deformação, também ocorre maclação me-
cânica. Este mecanismo de deformação plástica não tem muita importância
em metais e ligas com estrutura CFC.

Figura 10.13 — Contornos coerentes e incoerentes de macla:
(a) arranjo atômico; (b) aspecto observado em metalografia.

DEFEITOS BIDIMENSIONAIS OU PLANARES 193

A maclação mecânica não envolve difusão, exige o movimento coorde-
nado de átomos e este movimento envolve pequenos deslocamentos. Estas
características são comuns às transformações martensíticas ou “militares”.

Interfaces

A grande maioria dos materiais de engenharia apresenta na sua micro-
estrutura mais de uma fase, isto é, eles são polifásicos. Freqüentemente, as
fases presentes na microestrutura de um material polifásico apresentam dife-
rentes composições e estruturas, embora também ocorram casos em que a
estrutura cristalina é a mesma mas a composição é diferente e vice-versa. A
fronteira que separa as duas fases é denominada interface. A figura 10.15
apresenta uma microestrutura policristalina e bifásica vista em três dimen-
sões.

Dependendo das relações de orientação entre as duas fases, as interfaces
podem ser classificadas como coerentes, semicoerentes ou incoerentes. As
interfaces coerentes são mais raras e só ocorrem quando as duas fases apre-
sentam mesma estrutura cristalina e parâmetros de rede quase idênticos.
Além disto, uma das fases deve estar dispersa na outra (matriz) e ter dimen-
sões muito pequenas, em geral, menores que 0,1 µm. As interfaces semicoe-
rentes são mais freqüentes e podem ocorrer mesmo quando as duas fases tem
diferentes estruturas cristalinas. Neste caso, o ajuste dos reticulados das duas
fases pode ser facilitado pela presença de discordâncias na interface. As
interfaces incoerentes são muito mais freqüentes e representam o caso geral.
Os três tipos de interface mencionados são apresentados na figura 10.16.

Figura 10.14 — Maclação mecânica em metais CFC
(segundo M.A. Meyers e K.K. Chawla).

194 CAPÍTULO 10

Quanto mais diferentes forem as duas fases entre si e principalmente
quanto maior for o grau de desajuste entre as suas estruturas tanto maior será
a energia da interface. A tabela 10.4 apresenta as energias de interface para
alguns sistemas.

Tabela 10.4 — Energias de interface de alguns sistemas.

Sistema Tipo de interface Desorientação (%) Energia (mJ/m2)
Ni-Al coerente 0,5 14
Cu-Co coerente 1,8 18-21
Feα/Feγ incoerente — 560
Fe/Fe3C incoerente — 740
Ni/ThO2 incoerente — 1500

Os valores da tabela 10.4 mostram que a energia por unidade de área de
uma interface coerente é comparável com a energia de subcontornos e con-
tornos coerentes de macla. Por outro lado, a energia das interfaces incoeren-
tes é comparável com a energia dos contornos de grão.

Figura 10.15 — Microestrutura policristalina e bifásica
vista em três dimensões.

Figura 10.16 — Arranjo dos átomos ao redor das interfaces:
(a) coerente; (b) semicoerente e (c ) incoerente (segundo E. Hornbogen).

DEFEITOS BIDIMENSIONAIS OU PLANARES 195

Contornos de antifase

Conforme já foi mencionado em capítulo anterior, algumas fases apre-
sentam reação do tipo ordem-desordem. Em geral, as regiões ordenadas tem
o mesmo tipo de estrutura cristalina que a matriz. Vamos considerar o caso
do latão β, com concentração equiatômica de cobre e zinco. Em altas tempe-
raturas predomina a estrutura CCC, com os átomos de cobre e de zinco
ocupando as posições do centro da célula e dos vértices indistintamente e
sem preferência. Diz-se nesta situação que a fase é desordenada. Em tempe-
raturas mais baixas, os átomos de cobre têm preferência pelas posições do
centro da célula enquanto os átomos de zinco ocupam as posições do vértice
do cubo. Diz-se nesta situação que a fase é ordenada.

Uma liga ou uma fase que sofre ordenação apresenta regiões em que o
tipo de ordem difere. A fronteira entre estas regiões é denominada contorno
de antifase. A figura 10.17 apresenta este tipo de defeito bidimensional.

A passagem de uma discordância por uma fase ordenada pode criar um
contorno de antifase. Por esta razão, as discordâncias atravessam as fases
ordenadas aos pares. Enquanto a discordância “à frente” desordena, a discor-
dância “de trás” reconstitui a ordem. Este par de discordâncias é denominado
superdiscordância.

Figura 10.17 — Estrutura ordenada bidimensional apresentando
contornos de antifase (segundo M.A. Meyers e K.K. Chawla).

196 CAPÍTULO 10

Fronteiras de domínio

Em muitas fases ocorre o alinhamento dos spins eletrônicos dando ori-
gem a domínios magnéticos. As fronteiras que separam estes domínios são
denominadas fronteiras de domínio ou fronteiras de Weiss, em homenagem
ao físico francês P. Weiss, que sugeriu pela primeira vez a existência de
domínios magnéticos, em 1907. A figura 10.18 apresenta uma representação
esquemática de domínios magnéticos em um cristal de metal ferromagnético.
As direções de magnetização são representadas na figura 10.18 por flechas.

Existem nos materiais magnéticos outros tipos de domínio e de frontei-
ras de domínio que não foram abordados neste texto, mas podem ser encon-
trados em livros especializados sobre magnetismo e materiais magnéticos.

Exercícios

1. Por que a superfície externa de um cristal é um defeito?
2. O que é um contorno de baixo ângulo (também conhecido como subcon-
torno ou contorno de subgrão)?
3. Os contornos de grão são também chamados de contornos de alto ângulo.
Podem eles serem descritos em termos de arranjos de discordâncias? Justifi-
que.
4. Um grão pode ser descrito como sendo um poliedro. Que fatores determi-
nam o tipo de poliedro?
5. Quais as principais diferenças entre um contorno de grão e um subcontor-
no?
6. Contornos inclinados de pequenos ângulo têm normalmente ângulo de
desorientação menor que 5° e são constituídos apenas por discordâncias em
cunha. Calcule o espaçamento entre as discordâncias de um contorno inclina-

Figura 10.18 — Ilustração de fronteiras de domínio (esquemático).

DEFEITOS BIDIMENSIONAIS OU PLANARES 197

do puro com diferença de orientação (ou ângulo de desorientação) de 2° em
um cristal de cobre. Quais os índices de Miller do plano do contorno? Consi-
dere que as discordâncias do subcontorno são unitárias do tipo a⁄2 <110> e
que o parâmetro de rede do cobre é 3,615 Å.
7. Relacione a energia de defeito de empilhamento com a distância entre as
discordâncias parciais em um cristal