Mec. de Endur. - 7 - Outros

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Prof. Luiz Cláudio Cândido
MECANISMOS DE ENDURECIMENTO
Prof. Leonardo Barbosa Godefroid
candido@em.ufop.br leonardo@em.ufop.br
ENDURECIMENTO POR OUTROS MECANISMOS
ENDURECIMENTO POR PROCESSAMENTO TERMOMECÂNICO
 (PTM)
O PTM pode ser definido como sendo o tratamento através do qual a deformação plástica é introduzida em
um ciclo de tratamento térmico, de tal maneira a alterar os processos que ocorreriam neste tratamento
térmico, e melhorar as propriedades do material.
LIGAS FERROSAS:
I: Deformação antes da transformação da austenita a martensita se forma a partir da austenita encruada.
 Exemplos: ausforming, aços microligados.
II: Deformação durante a transformação de austenita a martensita se forma durante a deformação
 de aços metaestáveis. Exemplos: isoforming, aços TRIP.
III: Deformação após a transformação da austenita envelhecimento por deformação dos
 produtos da transformação. Exemplo: marforming, aços maraging.
SUPERLIGAS ligas resistentes a altas temperaturas
 Escolha e caracterização da estrutura pré-deformada;
 Determinação da temperatura de deformação e dos ciclos ótimos de envelhecimento;
 Caracterização da morfologia e distribuição de precipitados e da subestrutura de deformação;
 Avaliação das propriedades mecânicas, em uma ampla faixa de temperatura.
Fases de um estudo:
Exemplos: Incomel 718 e Udimet 700  solubilização: 1230K (1h); pré-envelhecimento: 980K (4h);
deformação: laminação (19% redução); pós-envelhecimento: 950K (8h), resfriamento no forno
até 895K, num total de 18h.
Representação esquemática do efeito de um pré-envelhecimento sobre a resposta da liga Inconel 718 a TTM 
convencional e por choque. Quando há pré-envelhecimento, a distribuição dos precipitados após o segundo 
envelhecimento é muito mais uniforme (b).
LIGAS DE ALUMÍNIO E LIGAS DE NÍQUEL
 aumento da resistência mecânica e à corrosão, através de deformação antes do envelhecimento.
LIGAS DE TITÂNIO
 a deformação desenvolve texturas especiais (texturas mecanicamente favoráveis).
ENDURECIMENTO POR MICROESTRUTURA BIFÁSICA
Aços Bifásicos: contêm uma mistura de ferrita e martensita. Eles possuem a mesma composição dos
aços microligados, e são muito utilizados na indústria automobilística, devido à sua
elevada formabilidade.
Produção:
a) aquecimento e laminação na região intercrítica;
b) resfriamento rápido;
c) opcional laminação ao revenido.
Microestrutura:
 Ferrita.
 Martensita.
 Austenita retida + bainita + carbonetos.
f - ferrita m - martensita Aço bifásico ao silício; ataque: Le Pera; 1000X.
Propriedades mecânicas:
 Baixo limite de escoamento;
 Ausência de escoamento descontínuo;
 Alta taxa inicial de endurecimento por deformação;
 Elevada formabilidade.
A descoberta dos aços dual-phase é devida a M.S. Rashid (1977).
Trata-se de um exemplo de processamento termomecânico.
ENDURECIMENTO POR IRRADIAÇÃO
 A irradiação em sólidos por meio de partículas de alta energia pode produzir os seguintes efeitos:
(a) ionização;
(b) fissão;
(c) deslocamento de átomos.
Mais importante para os metais.
 As partículas de alta energia podem ser:
(a) positivas  prótons;
(b) negativas  elétrons;
 (c) neutras  raios x, raios , nêutrons, etc.
 O choque entre as partículas e os átomos do metal vai produzir:
(a) deslocamento do átomo de sua posição normal para um interstício;
(b) criação de uma lacuna e de um intersticial.
 A criação destes defeitos vai aumentar a interação com as discordâncias, tornando o material mais resistente.
Representação esquemática do dano produzido por irradiação. P designa a posição onde o knock-on chega ao fim.
Exemplos: (a) aumento da temperatura de transição dúctil-frágil e do limite de escoamento para um
aço carbono, em função da dose de nêutrons); (b) liga Zircaloy irradiada e não irradiada.
(a) (b)
 Além deste fato, outros fenômenos podem ocorrer: destruição de ordem, fracionamento de precipitados,
aceleração de nucleação e difusão.
 Um exemplo importante é a “implantação superficial de íons”. Este método consiste na introdução, por
bombardeamento de íons, de átomos na superfície do material, átomos estes que não poderiam ser
introduzidos por um tratamento térmico comum, devido à uma baixa difusividade.
 Exemplo: implante de B+, N+ e Mo+ no aço, para redução de desgaste (implantação numa engrenagem).
ENDURECIMENTO POR CHOQUE
 Ondas de choque produzem diversas alterações na estrutura: formação de defeitos de ponto,
discordâncias, maclas, transformações de fase. Conseqüentemente, as propriedades do material são
alteradas.
As ondas de choque podem ser introduzidas por:
 Qualquer impacto recebido na superfície de um metal propaga-se para o seu interior. Inicialmente, o
distúrbio é elástico, mas quando alcança um valor crítico, altas tensões cisalhantes levam ao escoamento
do material.
a) impacto de um objeto contra o outro;
b) pressão de um gás produzido por explosão;
c) grande deposição de energia LASER.
ENDURECIMENTO POR ORDENAÇÃO
 Uma solução sólida de elementos A e B é dita desordenada, quando os átomos de A e de B
são arranjados de forma aleatória no espaço. Por outro lado, existe um certo número de ligas
para as quais é energeticamente favorável a segregação de A e de B para locais preferenciais
no arranjo atômico, abaixo de uma certa temperatura crítica, e geralmente em proporções
atômicas bem definidas (isto é, AB3, AB, etc.).
 Quando a ligação atômica entre os átomos de A e de B não é totalmente metálica,
mas parcialmente iônica, chama-se esta estrutura de composto intermetálico .
Exemplos de compostos intermetálicos :
 Uma solução sólida que apresenta ordens de curto alcance mostra endurecimento, porque o movimento
de discordâncias nesta estrutura tende a destruir a ordem, e a tensão para tal é muito grande.
 Exemplo: Ligas Fe-Co ordenadas e desordenadas em diversas temperaturas, comportamento em tração.
 (a) (b)
 Exemplo: Ligas Fe-Co ordenadas e desordenadas em diversas temperaturas, comportamento em tração.
 (a) (b)
 Exemplo: Ligas Fe-Co ordenadas e desordenadas em diversas temperaturas, comportamento em tração.
 (a) (b)
ENDURECIMENTO POR TEXTURA
Orientação preferencial:
a) alinhamento da microestrutura
b) alinhamento cristalográfico  Textura
Tipos de Textura:
a) de deformação
b) de recozimento
Exemplos: material CFC
 Textura de deformação:
 tipo latão  {110} <112>
 tipo cobre  {112} <111>
 Textura de recozimento
 tipo cubo  {110} <001>
 aplicação imediata do conceito de tensão crítica cisalhante resolvida.
Mecanismo de endurecimento:
Conseqüência:elevada anisotropia.
Exemplo: Dependência do limite de escoamento e da deformação de fratura com a orientação, para
uma chapa laminada de cobre.