Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Engenheiros metalúrgico e de materiais são às vezes solicitados a projetar ligas tendo altas
resistências juntamente com alguma dutilidade e tenacidade; ordinariamente, dutilidade é sacrificada
quando uma liga é fortalecida.Várias técnicas de endurecimento são disponíveis a um engenheiro e,
frequentemente, a seleção de liga depende da capacidade do material de ser desenvolvidocom as
características mecânicas requeridas para uma particular aplicação.
Importante para entender os mecanismos de fortalecimento é a relação entre o movimento
de discordância e o comportamento mecânico de metais. Uma vez que deformação plástica
macroscópica corresponde ao movimento de grandes números de discordâncias, a capacidade de
um material de se deformar plasticamente depende da capacidade das discordâncias se
moverem. Uma vez que dureza e resistência mecânica ( tanto o limite convencional de elasticidade
quanto o limite de resistência à tração) está relacionada à facilidade com a qual a deformação
plástica pode ocorrer, por redução da mobilidade de discordâncias, a resistência mecânica pode ser
melhorada; isto é, maiores forças mecânicas serão requeridas para iniciar a deformação plástica.
Em contraste, quanto mais descontrangido o movimento das discordâncias, tanto maior a facilidade
com a qual um metal pode se deformar e mais macio e mais fraco ele se torna. virtualmente todas as
técnicas de fortalecimento repousam sobre este princípio simples: restrição ou endurecimento do
movimento de discordância torna a um material mais duro e mais forte.
A presente discussão é confinada aos mecanismos de fortalecimento para metais
monofásicos, por redução de tamanho de grão, formação de liga por solução sólida e
endurecimento por deformação. Deformação e fortalecimento de ligas multifásicas são mais
complicadas, envolvendo conceitos a serem discutidos.
7.8 - FOTALECIMENTO POR REDUÇÃO DE TAMANHO DE GRÃO
O tamanho dos grãos, ou diâmetro médio de grão, num metal policristalino influencia as
propriedades mecânicas. Grãos adjacentes normalmente têm diferentes orientações cristalográficas
e, naturalmente, um contorno de grão comum, como indicado na Figura 7.14. Durante a deformação
plástica, movimento de escorregamento ou discordância deve ocorrer através deste contorno
comum, digamos a partir do grão A para o grão B na Figura 7.14. O contorno de grão age como
uma barreira ao movimento da discordância por 2 razões:
(1) De vez que 2 grãos são de diferentes orientações, uma discordância passando através
do grão B terá que mudar sua direção de movimento; isto se torna mais difícil quando
a desorientação cristalográfica aumenta.
(2) A desordem atômica dentro de uma região de contorno de grão resulta numa
descontinuidade de planos de escorregamento a partir de um grão para o outro.
Figura 7.14 - O movimento de uma discordância quando ela encontra um contorno de grão,
ilustrando como o contorno age como uma barreira ao escorregamento continuado. Planos de
escorregamento são descontínuos e mudam de direção através do contorno. (Adaptado a partir de
L.H. Van Vlack, A Textbook of Materials Technology, Copyright 1973 por Addison-Wesley
Publishing Co., Reimpresso por permissão de Addison-Wesley Publishing Co., Inc. Reading,MA).