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5/14/2018 1 - Revisão - slidepdf.com
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Revisão: Estrutura Cristalina e
Propriedades Mecânicas
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Estrutura Atômica
Modelo atômicoModelo atômico de Dalton: Modelo
adotado em metalografia. OsÁtomos são considerados esferasrígidas e indivisíveis.
Estrutura CristalinaOs átomos dos metais se organizam
no espaço de forma constante emuito bem organizada, essasestruturas são chamadas de
estruturas cristalinas. O conjuntodessas estruturas formam oschamados cristais.
Na metalurgia existem três tipos de
estruturas cristalinaspredominantes:
• CCC – Cúbica de Corpo Centrado
• CFC – Cúbica de Face Centrada
• HC – Hexagonal Compacta
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Estrutura Cúbica de Corpo Centrado CCC:
Exemplos são ferro (α), cromo emolibdênio.
Célula Unitária
Estrutura CristalinaEstrutura Cúbica de Face Centrada CFC:
Exemplos são cobre, ouro, prata e ferro (γ).
Célula Unitária
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Estrutura Hexagonal Compacta HC:
Exemplos são cobalto, titânio e zinco.
Estrutura Cristalina
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Estrutura Cristalina - Defeitos
Defeitos PontuaisTodo cristal apresenta defeitos na sua
estrutura cristalina. Dentre osdefeitos pontuais podemos citar osvazios (ou lacunas) e os átomos auto-intersticiais da própria rede cristalina.
Outros defeitos pontuais são átomos deoutros elementos agindo comoelementos substitucionais ou mesmocomo interstícios na rede cristalina.
Auto-intersticial
Lacunas
Soluto Intersticial
Soluto Substitucional
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Discordância em Cunha Discordância em Hélice
Estrutura Cristalina - Defeitos
Defeitos LinearesDefeitos Lineares/Discordâncias: São defeitos em forma de linha, em que átomos em
uma seqüência ficam desalinhados.
O movimento dessas discordâncias são os responsáveis pela deformação plástica
em metais, logo, a capacidade de um material se deformar plasticamente está
relacionado com a habilidade das discordâncias se movimentarem.
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Contorno de Grão
Estrutura Cristalina - GrãosCristal Metálico (Grão): Os metais são formados por diversos cristais metálicos,
conhecidos como grãos. As fronteiras entre os grãos são conhecidas comocontornos de grão, sendo formadas por discordâncias.
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Defeitos Cristalinos - EfeitosA deformação plástica corresponde à deformação permanente resultante do
movimento de discordâncias.
No entanto, se houverem obstáculos (outras discordâncias, interstícios, precipitados,etc.) que atrapalhem o movimento dessas discordâncias, será necessário aplicaruma tensão ainda mais elevada para forçar a continuação de seu movimento.
Daí a razão pela qual a diminuição do grau de mobilidade das deslocações implica no
aumento do Limite de Escoamento dos metais.
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Defeitos Cristalinos - Efeitos
Defeitos PontuaisTanto átomos substitucionais quanto átomos intersticiais tencionam a rede cristalina
do metal, dificultando a mobilidade das discordâncias e, assim, aumentando suaresistência.
Soluto Substitucional Soluto Intersticial
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Defeitos Cristalinos - Efeitos
Defeitos Lineares (discordâncias)• Tamanho de Grão
A redução do tamanho de grão de ummetal gera o aumento de defeitoslineares (discordâncias) devido ao
aumento de superfície de contornosde grão, provocando o enrijecimentodo material.
• Encruamento
A deformação dos metais provoca aformação de novas discordâncias nomaterial e, por isso, ocorre o
aumento da resistência do metal.
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Posição
C n c e n t r a ç ã o d e N i , C
u
Difusão de Cu
Liga Cu-Ni
Difusão de Ni
Posição C
n c e n t r a ç ã o d e N i , C u
Difusão nos Sólidos
Temperatura
Tempo
Difusão Sólida: Transporte de material por movimento atômico. Depende
fortemente da temperatura do sistema e do tempo de contato entre osdiferentes grupos de átomos.
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Difusão em
vazios
Difusão porintersticiais
Átomo Substitucional
Vazio
Vazio
Atomo Intersticial Difusão Ocorrida
Difusão nos SólidosTipos de Difusão Sólida: Dividem-se em Difusão por vazios e em por intersticiais.
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Tensão Uniaxial Tensão de CisalhamentoTensão de Torção
Propriedades MecânicasDefinição: Grandezas medidas nos materiais que correspondem as respostas destes
a diferentes solicitações mecânicas e/ou físicas, durante sua utilização emprocessos de engenharia.
Tensão e Deformação: Tipos de tensões aplicadas em materiais sob deformaçãoplástica.
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Curva Tensão-Deformação
T e n s ã o σ
Limite de ResistênciaPonto de Fratura
Limite de Escoamento
Deformação e
Propriedades Mecânicas – Resistência MecânicaResistência Mecânica: Quando o material é submetido à esforços de tração, seu
comportamento é registrado graficamente, na curva tensão-deformação.
Analisando essa curva pode-se ter uma idéia da resposta da resposta do materialquando solicitado e, tais informações, têm importância crucial no meioindustrial.
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Dúctil Frágil
T e n s ã o σ
Deformação ε
Propriedades Mecânicas - DuctilidadeDuctilidade: Grau de deformação plástica sofrido por um material na sua fratura.
Seus valores são bastante usados para se referenciar metais com muita ou poucacapacidade de deformação plástica.
Fratura Dúctil: Apresentacerto nível de deformaçãoplástica antes da
ocorrência dorompimento do corpo.
Fratura Frágil: Apresentaquase nenhumadeformação plástica antes
da ocorrência dorompimento do corpo.
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Propriedades Mecânicas
ResiliênciaResiliência: Grau de capacidade de um
material de absorver energia,enquanto ele é deformadoelasticamente e depois liberado
integralmente da descarga do ensaio.
TenacidadeTenacidade: Tenacidade é a energia
mecânica, ou seja, o impactonecessário para levar um material àruptura. Se um material é tenaz ele
pode sofrer um alto grau dedeformação sem se romper.
T e n s ã o σ
Deformação ε
T e n s ã o σ
Deformação ε
T e n s ã o σ
Deformação ε
T e n s ã o σ
Deformação ε
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Propriedades Mecânicas - DurezaDureza: Resistência do material de ser penetrado por um indentador de formato
esferoidal, prismático ou mesmo piramoidal.
Dureza Rockwell: utiliza indentadoresprismáticos e esféricos. Largamenteusada na indústria metal-mecânica,como medida de resistência em
produtos planos e longos.
Rockwell
Rockwell Superficial
Cone deDiamante
Esfera deAço
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Propriedades Mecânicas - DurezaDureza Vickers: utiliza indentador
piramoidal de diamante. Bastanteusada em amostras de soldas.
Dureza Brinell: usa indentador esférico
de aço ou carbeto de tungstênio. Usomais restrito a materiais metálicos,como o aço.
T e n s ã o d
e R e s i s t ê n c i a ( M P a )
DurezaBrinell
Aços
Ferro Fundido NodularLatão
T e n s ã o d e
R e s i s t ê n c i a ( M P a )
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FadigaFadiga: Fratura ocorrida em materiais submetidos a tensões cíclicas (pontes,
aeronaves, peças de máquinas, etc).
É devida à propagação de micro-trincas apesar de ocorrer em tensões mais baixas queo limite de escoamento do material.
Tempo
T r a ç ã o
T e n s ã o
C o m p r e
s s ã o
Ciclos para a Fratura N
T e n s ã o S
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Estudo Dirigido 1/1ª Parte
1. Defina estrutura cristalina. Quais osprincipais tipos predominantes emmetalurgia?
2. O que são defeitos Pontuais? Quais
os seus tipos?
3. O que são defeitos lineares? Quais osseus tipos? Qual a relação desse tipode defeito com a deformação plástica
em metais?
4. Qual a relação entre defeitoscristalinos, movimento dediscordâncias e propriedadesmecânicas?
5. Defina difusão. Quais os tiposexistentes?
6. Defina:
a) Propriedades Mecânicas
b) Resistência Mecânica
c) Ductilidade
d) Resiliência
e) Tenaciadade
f) Dureza
7. O que é fadiga? Como ocorre?