Materiais de Engenharia
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Disciplina:ESTRUTURA DOS MATERIAIS26 materiais653 seguidores
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avançada) e um tijolo refratário de alumina
(cerâmica tradicional) do ponto de vista microestrutural?
4. Por que ocorre freqüentemente a formação de fase vítrea na microestrutura
dos objetos e peças de cerâmicas tradicionais?
5. Quais as principais diferenças (do ponto de vista microestrutural) entre um
polímero termorígido e um termoplástico?
6. Relacione taticidade com a propensão à cristalização de um polímero.
7. Quais as principais diferenças entre um copolímero e uma blenda polimé-
rica?
8. O que é a vulcanização da borracha?
9. Quais as principais diferenças entre um esferulito e um grão?
10. Quais as diferenças estruturais entre um cristal, um policristal, um nano-
cristal e um quase-cristal?

Bibliografia consultada

LAWRENCE H. VAN VLACK; Propriedades dos materiais cerâmicos, Editora Ed-
gard Blücher Ltda, São Paulo, 1973.

ARTHUR E. WOODWARD; Understanding polymer morphology, Hanser, Munich,
1995.

E. MACHERAUCH; Praktikum in Werkstoffkunde, 10. Auflage, Vieweg, Karlsruhe,
1992.

ELOISA BIASOTTO MANO; Introdução a polímeros, Editora Edgard Blücher Ltda,
São Paulo, 1985.

HERBERT GLEITER; Nanostructured materials: state of the art and perspectives,
Zeitschrift für Metallkunde, vol. 86, pag. 78-83, 1995.

NICOLE R. DEMARQUETTE; Misturas poliméricas: revisão e perspectivas, Meta-
lurgia & Materiais, vol. 50, pag. 848-857, 1994.

222 CAPÍTULO 12

Classificação e Quantificação
das Microestruturas

Nos capítulos anteriores, a estrutura das fases e os defeitos cristalinos
foram descritos e estudados individualmente. A microestrutura de um materi-
al é constituída das fases presentes e dos defeitos cristalinos (no caso da fase
não ser amorfa) existentes na mesma.

Muitas propriedades dos materiais são fortemente dependentes da sua
microestrutura. Um exemplo típico é a influência do tamanho de grão no
limite de escoamento dos sólidos policristalinos. De uma maneira geral, as
propriedades fortemente dependentes da microestrutura são determinadas
pela quantidade, tamanho, forma e distribuição das fases e dos defeitos cris-
talinos.

Outras propriedades são pouco dependentes da microestrutura. Um
exemplo típico de propriedade pouco dependente da microestrutura é a densi-
dade. Ela depende basicamente da natureza ( natureza dos átomos e tipo de
ligação química e de estrutura cristalina) e da quantidade das fases presentes.
O tamanho, a forma, a distribuição das fases praticamente não influenciam a
densidade de um material. A tabela 13.1 relaciona algumas propriedades
fortemente dependentes da microestrutura, assim como outras que dependem
fracamente da mesma.

Classificação das microestruturas

As microestruturas dos materiais (totalmente cristalinos ou não) são
muitas vezes consideravelmente complexas. Apesar disto, existem algumas
tentativas de classificá-las. Uma destas tentativas de classificar as microestru-
turas é devida ao cientista de materiais alemão Erhard Hornbogen (1930-).

13

223

Ele classifica as microestruturas em função principalmente da forma (morfo-
logia) e da distribuição das fases presentes. Esta classificação é ilustrada na
figura 13.1. Este tipo de classificação, embora extremamente esquemático,
auxilia muito o estudo e a quantificação das microestruturas.

A quantificação das microestruturas

Ao observar-se uma microestrutura no microscópio tem-se uma descri-
ção qualitativa das diferentes fases e defeitos presentes. Conforme já foi
exaustivamente mencionado neste texto, muitas propriedades dos materiais
dependem de suas microestruturas. Portanto, são necessários parâmetros que
quantifiquem de alguma maneira as microestruturas dos materiais. Estes pa-
râmetros são na maioria dos casos tridimensionais. Exemplos típicos são a
fração volumétrica (para quantificar a quantidade) e o diâmetro médio (para
quantificar o tamanho).

A maioria dos materiais é opaca. Portanto, as determinações visando
quantificar a microestrutura são realizadas em superfícies opacas. A partir de
determinações feitas em duas dimensões são obtidos parâmetros tridimensio-
nais. Esta parte da matemática chama-se estereologia quantitativa e é muito
utilizada em biologia, geologia e ciência dos materiais. Os metalurgistas

Propriedades fortemente
dependentes da microestrutura

Propriedades pouco dependentes da
microestrutura (fração volumétrica das

fases mantida constante)
— Limite de escoamento;
— Limite de resistência;
— Alongamento;
— Tenacidade;
— Temperatura de transição dúctil-frágil;
— Resistência ao impacto;
— Condutividade elétrica;
— Força coerciva;
— Resistência à corrosão;
— Resistência ao desgaste.

— Módulo de elasticidade;
— Módulo de cisalhamento;
— Coeficiente de Poisson;
— Módulo de compressibilidade;
— Densidade;
— Calor específico;
— Coeficiente de dilatação térmica.

Tabela 13.1 — As diferentes dependências das propriedades com
a microestrutura dos materiais (segundo F. Jeglitisch).

224 CAPÍTULO 13

denominam esta área do conhecimento de metalografia quantitativa. Portan-
to, as medidas de metalografia quantitativa são feitas em superfícies opacas
(ou projeções no caso de análise de lâminas finas) e a partir destas medidas
devem ser obtidos parâmetros que caracterizem tridimensionalmente a micro-
estrutura. Muitos dos parâmetros tridimensionais podem ser obtidos de ma-
neira exata por meio de medidas realizadas em duas dimensões. Por outro
lado, relações exatas entre parâmetros medidos em superfícies opacas e parâ-
metros tridimensionais não são disponíveis em todos os casos. Algumas ve-
zes, a metalografia quantitativa utiliza parâmetros que não representam com
exatidão os valores reais em três dimensões, mas caracterizam a microestru-
tura relativamente bem. Este é o caso, por exemplo, do diâmetro médio de
grão. Em seguida serão apresentados e discutidos os parâmetros mais comuns
utilizados em metalografia quantitativa.

Figura 13.1 — Classificação das microestruturas (segundo E. Hornbogen).

CLASSIFICAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO... 225

Terminologia e notação dos parâmetros

A terminologia e notação utilizadas neste texto são as encontradas com
maior freqüência na literatura (vide tabela 13.2).

Tabela 13.2 — Principais parâmetros de metalografia quantitativa.

Símbolo Unidade Definição
P — número de pontos.

PP —
fração de pontos. Número de pontos incidentes no objeto de
interesse pelo número total de pontos da grade.

PL m-1 número de intersecções por unidade de linha-teste.
PA m-2 número de pontos por unidade de área-teste.
PV m-3 número de pontos por unidade de volume-teste.
L m comprimento de elementos lineares ou linha-teste.

LL m/m
fração linear. Comprimento dos interceptos lineares por
unidade de comprimento de linha-teste.

LA m/m2
comprimento dos interceptos lineares por unidade de área-
teste.

LV m/m3
comprimento dos interceptos lineares por unidade de
volume-teste.

A m2 área plana dos objetos interceptados ou área-teste.
S m2 área superficial ou interfacial (não necessariamente plana).

AA m2/m2
fração de área. Área dos objetos interceptados por unidade de
área-teste.

SV m2/m3 área superficial por unidade de volume-teste.
V m3 volume dos objetos tridimensionais ou volume-teste.
VV m3/m3

fração volumétrica. Volume dos objetos por unidade de
volume-teste.

N — número de objetos.
NL m-1

número de objetos interceptados por unidade de comprimen-
to de linha-teste.

NA m-2 número de objetos interceptados por unidade de área-teste.
NV m-3 número de objetos por unidade de volume-teste.
L m comprimento médio de intercepto, LL/NL.
A m2 área plana média, AA/NA.
S m2 área superficial ou interfacial média, SV/NV.
V m3 volume médio, VV/NV.

226 CAPÍTULO 13

Os parâmetros de metalografia quantitativa são representados na maio-
ria dos casos por símbolos compostos por duas letras, sendo uma delas subín-
dice. Os símbolos compostos são sempre uma fração em que o numerador
representa uma quantidade microestrutural e o denominador uma quantidade
de teste ou referência. Por exemplo, SV é equivalente a S/V, onde S é a área da
superfície que está sendo determinada contida