Neste caso, como as ligações são fortemente direcionais, o deslocamento de uma discordância provoca em geral uma ruptura definitiva da ligação entre os átomos A e B. Conseqüentemente, quando a discordância se movimenta, produz-se uma ruptura definitiva de ligações, levando à fratura do material no plano de deslizamento. A forte intensidade de ligações covalentes se traduz em uma tensão de fricção o (tensão de Peierls-Nabarro) elevada. Se a tensão cisalhante total vai se elevar no plano de deslizamento, a tensão normal correspondente também vai se elevar. Conseqüentemente, se existirem “defeitos” presentes no material, o efeito localizado de concentração de tensão provocará ruptura local de ligações, antes que a tensão cisalhante necessária para o movimento de discordâncias seja atingida. Somente em temperaturas elevadas a forte agitação térmica dos átomos provocará um certo movimento de discordâncias, daí uma certa ductilidade para estes materiais. Material cristalino com ligação iônica: Inicialmente, deve-se considerar a configuração particular de discordâncias e os sistemas de deslizamento possíveis nestes materiais, para que o equilíbrio de cargas eletrostáticas seja atingido. Um exemplo simples é a estrutura do sal NaCl. Sua estrutura consiste numa união de duas células CFC, uma com íons Na+ e outra com íons Cl-. Nesta estrutura não são os planos de maior densidade atômica que constituem os planos de deslizamento, mas os planos que permitem que cargas eletrostáticas de mesmo sinal não se encontrem face a face, quando o deslocamento de discordâncias provoca o deslizamento: o deslizamento se produzirá nos planos {110}, e a direção de deslizamento será do tipo <110>. Além disto, uma vez que o equilíbrio de cargas eletrostáticas deve ser sempre assegurado, uma discordância em cunha é constituída por dois semi-planos suplementares (diferentemente do caso dos metais). Neste caso o módulo do vetor de Burgers é igual a a2/2, superior à menor distância a/2 entre os íons. Assim, a tensão cisalhante para movimento de discordâncias será maior do que no caso dos metais. Para os cristais iônicos, a tensão de fricção o (tensão de Peierls-Nabarro) também será elevada. As conseqüências são as mesmas que no caso dos cristais covalentes. Sistemas de deslizamento em materiais iônicos e covalentes. Questão: todos os materiais dúcteis são cristalinos? Até o presente momento, foi considerada a deformação plástica e a ductilidade de materiais cristalinos. Seja um material polimérico, cuja estrutura não é cristalina, mas amorfa. Este material pode ser dúctil. Nos polímeros a ductilidade não pode ser devida à movimentação de discordâncias, uma vez que não se pode considerar a sua presença numa estrutura amorfa. Não se pode também atribuir a ductilidade dos polímeros ao tipo de ligação interatômica. Deve-se considerar a influência da microestrutura do material, e analisar o seu comportamento em função do carregamento aplicado. Seja um material polimérico amorfo: Representação esquemática da cadeia molecular do polietileno. Posição dos átomos de carbono em uma cadeia molecular ( = 109,50). Representação esquemática do arranjo de cadeias moleculares: a) numa estrutura amorfa; b) numa estrutura parcialmente amorfa. Material polimérico. Fórmula estrutural do estireno Fórmula estrutural do polietileno Seja um material polimérico amorfo, como a borracha natural: Sob a ação de uma força F não ocorre aumento da distância entre os átomos de carbono da cadeia, mas um desdobramento da cadeia, antes do seu alongamento elástico. Conseqüentemente, o módulo de elasticidade dos polímeros não está diretamente associado à intensidade das forças interatômicas exercidas no esqueleto da cadeia; o módulo de elasticidade é função da flexibilidade da cadeia, que depende da geometria da cadeia, e das ligações fracas entre cadeias. a) Representação esquemática do esqueleto (ligações C-C) na cadeia molecular da borracha natural. b) Desdobramento desta cadeia sob a ação de uma força F. Além disto, as cadeias moleculares dos polímeros amorfos são geralmente emaranhadas e replicadas sobre elas mesmas. A aplicação de uma força provoca inicialmente um desdobramento das camadas, antes que as ligações interatômicas do esqueleto sejam submetidas a esta força. Assim, o módulo de elasticidade de um polímero amorfo é “aparente”, e o seu valor não é diretamente proporcional à intensidade das ligações atômicas. a) Cadeias macromoleculares emaranhadas. b)Desdobramento destas cadeias sob a ação de uma força F. 8 - COMPARAÇÃO ENTRE MONOCRISTAIS E POLICRISTAIS A deformação em policristais é bem mais complexa do que em monocristais. Algumas razões são enumeradas abaixo. Monocristais são elástica e plasticamente anisotrópicos. Policristais, na ausência de textura, são elástica e plasticamente isotrópicos. Monocristais podem deformar-se em um único sistema de deslizamento, se o eixo de aplicação da carga está orientado favoravelmente. Isto já não pode ocorrer com policristais, porque a deformação dos diversos grãos tem de ser compatível. A deformação em policristais é inerentemente não homogênea, isto é, ela varia de grão para grão, e mesmo em um único grão. Os contornos de grão desempenham um papel importante na deformação dos policristais. Compatibilidade de Deformação em Policristais: • Para que a deformação se propague de um grão para outro, sem o aparecimento de descontinuidades nos contornos de grãos, 5 sistemas de deslizamento independentes são requeridos - VON MISES (1928). • Esta afirmação resulta do fato de que um processo arbitrário de deformação é especificado pelos 6 componentes do tensor deformação, mas devido ao requisito de volume constante (11 = 22 = 33 = 0) existem somente 5 componentes de deformação independentes. • Cristais Cúbicos: satisfazem facilmente o critério. • Cristais HC: não satisfazem o critério. Modelo de ASHBY (1970): 1) Discordâncias estatisticamente estocadas distribuídas de maneira aleatória nos grãos. 2) Discordâncias geometricamente necessárias geradas como resultado da deformação não uniforme dos grãos. • Cada grão se deforma segundo a equação de SCHMID, com a geração de discordâncias estatisticamente estocadas. • Este processo gera descontinuidades entre os grãos. • Cada uma destas discrepâncias é corrigida pela introdução de discordâncias geometricamente necessárias, de tal maneira a juntar os grãos. Um policristal é deformado, produzindo ruptura nos seus contornos de grãos. Esta ruptura é corrigida, pela introdução das discordâncias geometricamente necessárias. Note que as discordâncias estatisticamente estocadas não são mostradas. Curvas tensão x deformação para alumínio monocristalino (diferentes orientações) e policristalino (TG = 0,2mm). Curvas tensão x deformação para zinco (HC) e alumínio (CFC). Disciplina Aços Especiais - Ouro Preto Alexandre Serrano O que é a conformação mecânica por ESTAMPAGEM ?O que é a conformação mecânica por ESTAMPAGEM ? Estampagem é o processo de conformação a frio que imprime sobre uma chapa plana formas diversas através de deformações plásticas utilizando um punção, uma matriz e o auxílio de um prensa chapas. Processo de transformação mecânica por estampagem: Exemplos de aplicação de mecanismos de deformação plástica: Disciplina Aços Especiais - Ouro Preto Alexandre Serrano Embutimento Tipos Básicos de Estampagem e Estados de Deformações EnvolvidosTipos Básicos de Estampagem e Estados de Deformações Envolvidos Disciplina Aços Especiais - Ouro Preto Alexandre Serrano Estiramento Tipos Básicos de Estampagem