Resumo Estrutura dos Materiais
5 pág.

Resumo Estrutura dos Materiais


DisciplinaEstrutura dos Materiais72 materiais1.053 seguidores
Pré-visualização2 páginas
Resumo Estrutura dos Materiais 
CAP.8 - Teoria das Discordâncias
As discordâncias atuam em um material de forma a acelerar ou dificultar a sua deformação plástica dependendo da densidade destas discordâncias bem como as mesmas se interage durante a deformação.
De uma forma geral, pode-se dizer que o movimento de discordâncias facilita a deformação plástica. Com isto, deduz-se que para endurecer o material é necessário ou diminuir a densidade de discordâncias (wiskers) ou dificultar o seu movimento, o que é mais aplicável na engenharia (tratamentos termomecânicos ou projetos de ligas).
Definição de discordâncias:
Discordâncias são as descontinuidades que se acumulam em determinados pontos do plano de deslizamento.
Em outras palavras, as discordâncias podem ser definidas como a linha que separa, durante a deformação plástica, a parte do material que deslizou da que ainda não deslizou.
Classificação:
As discordâncias podem ser classificadas como discordância em cunha, discordância em hélice ou discordância mista, e estas podem se apresentada na forma linear, curva ou em forma de anel.
Discordância em cunha é aquela que apresenta um plano extra, inserido na estrutura do cristal. Esta possui o vetor de burguers perpendicular à linha da discordância.
Discordância em hélice é aquela que se apresenta em forma de uma rampa resultante da deformação cisalhante do cristal. Possui o vetor de burguers paralelo à linha da discordância.
O vetor de burguers é o vetor que define a magnitude e a direção de deslizamento.
Movimento das discordâncias:
O modelo de Frenkel propunha que, durante o deslizamento, todos os átomos do plano trocavam de posição de forma conjunta, porém o que realmente acontece é troca de posição atômica apenas dos átomos próximos à discordância, necessitando assim, de menos energia para o deslizamento.
O movimento da discordância pode ser conservativo ou seja, quando a discord6ancia se move no plano de deslizamento (plano mais denso) ou então não conservativo, que é quando a discordância se move em um plano diferente ao plano de deslizamento. Este é o movimento quando se trata de escalada.
Origem das discordâncias:
As discordâncias podem se originar de duas maneiras: Através do abaixamento de temperatura ou através de conformação mecânica.
O surgimento de discordâncias por meio de abaixamento de temperatura se dá através de nucleação por \u201csementes nucleadoras\u201d., ou então por meio de coalescimento dendrítico, contração térmica, etc.
O surgimento de discordâncias pode meio de conformação mecânica se dá através de nucleação homogênea (deformação convencional) ou de nucleação heterogênea (fontes de Frank-Read, deslizamento cruzado, escalada ou contornos de grãos).
Tensão de Peierls-Nabarro:
A tensão de Peierls-Nabarro é a força necessária para se movimentar uma discordância na rede cristalina. Esta tensão é função da largura da discordância.
Quanto mais larga a discordância, menor é a tensão de Peierls-Nabarro para movimentá-la.
Tensão de Linha:
É a tensão que age no sentido de alinhar a discordância de tal sorte a minimizar a energia gasta para o seu movimento.
Redes de Frank:
É a rede tridimensional formada pelas discordâncias após sofrerem recozimento. Esta rede é a rede presente em contornos de baixo ângulo e contornos de sub-grãos.
Os diversos segmentos de discordâncias convergem em nós onde a soma dos vetores de burguer dos respectivos segmentos é igual a zero. Estes nós servem como ponto de ancoragem das linhas de discordância. Desta forma, quando tensionadas, as linhas tendem a se curvar para manter este ponto.
Campo de Forças entre discordâncias:
Quando duas discordâncias se aproximam, elas se interagem.
Duas discordâncias em hélices paralelas, tendem a ser atraídas uma pela outra quando o vetor de burguers das duas possuírem sinais opostos e se repelem quando tiverem mesmo sinal.
Deslizamento cruzado:
Acontece quando uma discordância em cunha ou em hélice encontra uma barreira a seu movimento. Assim, a discordância que inicialmente se movimentava, por exemplo, em um plano horizontal, passa a se movimentar em um plano vertical.
Escalada:
Processo termicamente ativado que acontece apenas com discordâncias em cunha, devido a mesma apresentar um plano extra.
A existência de uma tensão compressiva na direção de deslizamento causa uma força na direção da escalada positiva. Similarmente, uma tensão trativa perpendicular ao plano extra causa uma força na direção da escalada negativa. Assim, a superposição de tensão com elevada temperatura necessária para difusão resulta numa elevação da taxa de escalada.
Interseção de Discordâncias:
Os degraus de discordância em cunha dificultam o movimento de discordâncias em hélice, devido a este tipo de discordância não sofrer escalada (princípio do encruamento). Desta forma, o movimento de discordâncias em hélice em redes com degraus de discordâncias é responsável pela criação de lacunas e intersticiais durante a deformação plástica.
Fonte de Frank-Read:
O que acontece com a Fonte de Frank-Read é o impedimento do movimento da discordância fazendo com que a mesma se dobrando devido ao aumento da tensão até a formação de um anel de discordância.
Densidade de Discordâncias:
A densidade de discordâncias é a responsável pelo encruamento do material. Ao se deformar plasticamente um material as discordâncias se movimentam, se cruzam, se multiplicam e fazem com que o material necessite de uma maior tensão para continuar se deformando.
Discordâncias Parciais e Falha de empilhamento:
As vezes, a discordância, para passar por um plano, necessita modificar a estrutura original de empilhamento desse plano. Isso faz com que esta discordância se divida em duas discordâncias parciais. A região entre estas duas discordâncias é a falha de empilhamento. Outro tipo de parcial é a Parcial de Frank, que consiste na inserção ou na retiradad e um plano de átomos {111} na estrutura.
As discordâncias parciais podem se interagir de forma a se travarem. Esse tipo de intaração é a Barreira de Lommer-Cotrell. Quando duas parciais se movimentam em planos que se cruzam e originam uma discordância em cunha que não consegue se movimentar.
Células de Discordâncias e Sub-Grãos:
Células CFC de baixa EFE (alta taxa de encruamento) apresentam baixa mobilidade de discordâncias devido as mesmas estarem muito afastadas. Desta forma as discordâncias se dispõem homogeneamente no grão. Já Células CCC e CFC de alta EFE apresentam alta mobilidade das discordâncias, isto faz com que as mesmas vão se organizem em planos de baixo índice de Miller. Este agrupamento de discordâncias faz com que as mesmas se travem e se aniquilem e formem novas \u201cparedes\u201d que delimitarão os sub-grãos. As discordâncias de sinais opostos poderão ainda se aniquilar (poligonização) e formar paredes de células. 
Obs.: A diferença entre célula de discordâncias e sub-grãos ainda é um pouco arbitrária. Dependendo do grau de ativação térmica envolvido em sua formação.
CAP.9 \u2013 Forma de Distribuição de Fases
A microestrutura de um material pode se encontrar na forma de monocristal (diamante), policristal monofásico (ferrita) e policristal polifásico (perlita).
Um monocristal pode ser produzido normalmente por solidificação em fornos específicos para esta finalidade.
Já os policristais são produzidos nos processos convencionais como o lingotamento contínuo para aços. 
Durante a solidificação do metal líquido, o mesmo se solidifica formando zonas de grãos coquilhados ou zona equiaxial fina (isotrópico), zona colunar (anisotrópico) e zona equiaxial central (isotrópico).
Durante o crescimento das denditras podem aparecer segregação e/ou rexupe interdendríticos.
Uma estrutura, durante sua deformação plástica, pode sofrer alterações microestruturais. Destas alterações, as mais importantes para a engenharia metalúrgica são:
Fibramento:
Consiste no alinhamento dos grãos devido a, por exemplo, uma laminação. Este fibramento garante características anisotrópicas para o material.
Textura:
Consiste na rotação dos grãos de um policristal durante a