Prof. Luiz Cláudio Cândido Prof. Leonardo Barbosa Godefroid candido@em.ufop.br leonardo@em.ufop.br METALURGIA MECÂNICA - I ESTRUTURAS DE METAIS DEFORMADOS PLASTICAMENTE MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br ESTRUTURA DE METAIS DEFORMADOS PLASTICAMENTE 1 - FIBRAMENTO MECÂNICO Material policristalino equiaxial Conformação mecânica Alinhamento da estrutura de grãos fibramento mecânico Consequência: anisotropia variação razoável da resistência mecânica do material conforme a orientação entre esforço aplicado e estrutura. (a) Alinhamento de grãos numa placa de liga de alumínio Al-7075-T651. (b) Alinhamento de inclusões de MnS numa placa de aço laminado a quente. Antes da deformação. Após deformação. Configurações comumente encontradas em microestruturas: (a) arranjo obstrutor (b) arranjo divisor (c) arranjo menor transversal Trabalho a quente: a energia total está acima de um certo nível, implicando na instabilidade da estrutura, e sua transformação para grãos equiaxiais livres de deformação (baixa densidade de discordâncias - 104 a 106 /cm2), através de recuperação, recristalização e crescimento de grãos. Efeito da temperatura de trabalho: Trabalho a frio: a estrutura com grãos altamente orientados, com elevada densidade de discordâncias (1011 a 1013 /cm2), permanece estável se a energia de deformação estocada (nível de discordâncias) mais a energia térmica (temperatura de trabalho) estiverem abaixo de um certo nível. Crescimento de grãos por difusão. Dependência do tamanho de grãos com o tempo de aquecimento. Temperaturas de recristalização para alguns metais/ligas. • Chumbo - 4C • Estanho - 4C • Zinco 10C • Alumínio de alta pureza 80C • Cobre de alta pureza 120C • Latão 60-40 475C • Níquel 370C • Ferro 450C • Tungstênio 1200C 2 - TEXTURAS CRISTALOGRÁFICAS Lembrando que a deformação de um monocristal envolve uma rotação da rede, não nos causa surpresa encontrar grãos individuais de um agregado policristalino com uma reorientação similar. Este processo é chamado de textura cristalográfica. Processo complexo: depende da restrição introduzida por grãos contíguos e é função da composição, da estrutura cristalina do metal e características do processo de deformação plástica. Como natureza, extensão e temperatura. Representação da textura: figuras de polo projeção estereográfica mostrando a distribuição de um conjunto particular de polos {hkl}. Textura cúbica ideal D.L. = direção de laminação D.T. = direção transversal Produtos trefilados: desenvolve-se uma orientação preferencial uniaxial na direção da trefilação, com outros polos cristalográficos distribuídos simetricamente ao redor do eixo do material. Exemplos: texturas de arame (100): Chapas laminadas: a textura é definida pelo plano orientado paralelamente ao plano de laminação e pela direção paralela à direção de laminação. Texturas de laminação são muito complexas, daí mais de uma figura de polo seja desejável para identificar corretamente a textura de uma chapa. METAL (LIGA) TEXTURA CFC Cu,Ni,Al (123)[-412] + (146)[-2-11] + (112)[11-1] CCC Fe,W,Mo (001)[-110] a (111)[-110] + (112)[-110] a (111)[-211] HC Mg, Co (c/a 1,633) (0001)[2-1-10] Textura de deformação do cobre, polos {111}. Texturas de recozimento de recristalização: quando o policristal deformado e texturado é recozido, os grãos recristalizados também possuem uma reorientação preferencial, que em muitos casos é bem mais forte do que a textura de deformação. Texturas de recristalização de chapas de liga Fe-Si. a: ausência de textura b: textura de Goss c: textura cúbica Aplicação: Aços siliciosos (GO) Característica principal: Apresentam excelentes propriedades magnéticas na direção de laminação, resultantes de uma forte orientação cristalográfica dos grãos. Anisotropia do Ferro Orientação Preferencial (110)[001] 30mm [110] TEXTURA DE GOSS Direção transversal Direção de laminação Direção de fácil magnetização Plano diagonal do cubo DIREÇÃO DE LAMINAÇÃO grão a) rearranjo de discordâncias (poligonização) nos grãos deformados; A textura de recristalização pode ser proveniente dos seguintes fatores: b) recristalização dos grãos deformados (recristalização primária); c) subsequente crescimento de certos grãos no material recristalizado (recristalização secundária).