AULA 26 Ciência dos Materiais

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Ciência dos Materiais
Engenharia Mecânica
Aula 25 -14/05/2020
Profa. Antonia Sônia A. Cardoso Diniz
1. Discordância e deformação plástica;
2. Sistema de Escorregamento em monocristais
UNID VI - Discordancia e Mecanismos de Aumento de 
Resistencia em Monocristais e Policrisais (Cap. 7)
Densidade das Discordâncias aumenta 
durante tratamento a frio
– Cristais metálicos cuidadosamente solidificadoà ca. 103 mm-2
– Metais altamente deformadosà 109-1010 mm-2
– Após tratamento térmico à 105-106 mm-2
Ø Durante a deformação plástica, o nº de discordâncias aumenta 
drasticamente, pois as discordâncias existentes se multiplicam.
Ø Todos os metais e ligas contém discordâncias, que foram 
introduzidas durante a solidificação;
Ø Densidade das discordâncias: nº discordância que 
intercepta uma área unitária de uma seção: 
Comprimento total da discordância
unidade área
Discordâncias
6
3 <110>
Plano (111)
Mecanismos de Deformação: Sistemas de Escorregamento
– Sistema de escorregamento na CFC ocorre na familia de 
planos {111}, onde todos os planos são densamente 
compactados e ao longo das direções <110> nos planos 
{111}.
– Sistema de escorregamento: {111}<110> 
=> total de 12 sistemas de escorregamento na CFC
– Para CCC e HP existem outros sistemas de 
escorregamento.
Ø Sistema de escorregamento: combinação do plano de escorregamento (hkl) 
com uma direção de escorregamento [uvw];
Mecanismo de deslizamento
Ø Mecanismo de deslizamento/escorregamento simplificado, 
porque os metais se deformam com uma tensão menor que a 
exigida por este mecanismo.
Sistemas de Escorregamento (Deslizamento) em Metais
Ø A direção de escorregamento em cada cristal metálico é a direção com a 
mais alta densidade linear, entre posições equivalentes, ou a menor 
distancia entre posições equivalentes.
Ø Os planos de deslizamento são planos com altas densidades planares.
Ø Os metais CFC e CCC possuem um nº grande de sistemas de 
escorregamento (12), em geral dúcteis, ocorrendo deform. Plástica 
extensa ao longo de vários sistemas;
Ø Os metais HC possuem um nº pequeno de sistemas de 
escorregamento, em geral frágeis.
• A magnitude e a direção do vetor de Burger, 
dependem da estrutura cristalina:
– Definido em termos do comprimento das aresta 
(parâmetro cristalino);
– Dos índices das direções cristalográficas.
Vetor de Burger-Processo de 
Escorregamento
a) {100}<110>
b) {110}<110>
Sistema de Escorregamento em Monocristais
Ø Os metais cúbicos e suas ligas desordenadas e alguns 
hexagonais deformam-se predominantemente por 
CISALHAMENTO PLÁSTICO OU ESCORREGAMENTO 
(DESLIZAMENTO);
Ø O deslizamento ocorre mais facilmente ao longo de certos 
planos (plano de escorregamento) e certas direção 
(direção de escorregamento).
Ø A tensão de cisalhamento necessária para produzir 
deslizamento em um determinado plano cristalino é 
chamada de tensão de cisalhamento aplicada τ.
Plano de deslizamento
Escorregamento em Monocristais: 
Tensão de Cisalhamento Resolvida
l
f
Ø A tensão axial ( tração ou compressão) para produzir
deformação plástica - tensão crítica de cisalhamento resolvida.
Normal ao 
Plano de 
deslizamento
Direção de 
deslizamento
Ø τR difere para cada um dos 
sistemas de escorregamento, 
pois a orientação em relação ao
eixo da tensão (angulos l e f) é
diferente.
1
5
Escorregamento em Monocristais: 
Tensão de Cisalhamento Resolvida
S and Dislocation Motion
slip plane
normal, ns
Tensão C.C. Resolvida
τR=Fs/As
slip
dir
ect
ion
AS
τR
τR
FS
slip
dir
ect
ion
Relação entre
σ and τR
τR =FS/AS
F cos λ A/cos ϕ
λ
F
FS
ϕnS
AS
A
Tensão Aplicada
= F/Aσ
slip
dir
ect
ion
F
A
F
τR =σ cosλ cosφ
ØA tensão axial ( tração ou compressão) para produzir deformação plástica - tensão
crítica de cisalhamento resolvida depende: da tensão aplicada e da orientação da 
tensão em relação ao sistema de deslizamento;
τR =Fs/As=(Fcos l)/(Acosf)=
l+f≠90º
τR =σ cosλ cosφ
τR = 0
λ = 90°
σ
τCR= σ/2
λ = 45°
ϕ = 45°
σ
τR = 0
ϕ= 90°
σ
Tensão de Cisalhamento Rebatida (Resolvida) Crítica em Monocristais
τR =σ cosλ cosφ
Tensão de Cisalhamento Rebatida (Resolvida) Crítica em Monocristais
Ø Tensão mínima para 
causar escoamento τR (min) 
l = f = 45º 
σ = 2τtcr
Ø Tensão de Cisalhamento Rebatida(Resolvida):
τR (max)= σ (cos l cosf)max
Ø Sistema de Cisalhamento orientado mais favoravelmente:
Ø o monocristal se deforma plasticamente ou escoa:
τR (max)= τTCR σl = τtcr/(cos l cosf)max
Adapted from Fig. 7.10, 
Callister & Rethwisch 9e.
Deformação Plástica dos Materiais Policristalinos 
- Escorregamento σ
300 μm
ü Materiais policristalinos são mais fortes e 
resistentes que os monocristalinos pois as 
fronteiras de grão são barreiras para o 
movimento das discordâncias;
ü Durante a deformação plástica , a integridade
mecânica e a coesão são mantidas ao longo
dos contornos de grãos
ü Devido as orientações cristalográficas aleatórias
dos vários grãos, a direções & planos de 
escorregamento (λ, ϕ) mudam de um grão para 
outro;
ü O grão com maior tensão de cisalhamento τR
deforma primeiro, os demais grãos em ordem
decrescente. 
Cu