PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
PROPREDADES MECÂNICASDeformação elástica e plástica
Mecanismos da deformação plástica
Deformação dos metais policristalinos
Mecanismos de endurecimento
Tensão - deformação
Qual dos materiais A, B,C
a) tem maior resistência?
b) é mais dúctil?
c) é mais frágil?
d) é mais tenaz?
e) tem a maior resiliência?
Curva tensão - deformação em monocristais de
molibdênio em diferentes direções cristalinos:
anisotropia cristalina
Influência da temperatura no comportamento mecânico do aço ASTM A 913 :
Esquema das mudanças na rede cristalina durante a deformação
Esquema das mudanças na rede cristalina durante a deformação
ESCORREGAMENTO
MACLAÇÃO
ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS
ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS
discordância em aresta discordância em hélice
ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS
Movimento “não conservativo” das discordâncias
BANDAS DE DESLIZAMENTO
BANDAS DE DESLIZAMENTO
ττ
SISTEMAS DE DESLIZAMENTO
ccc
O número de combinações de planos e direções pode ser calculada:
número de planos = 6número de direções = 2número de sistemas de escorregamento: 6 x 2 = 12
SISTEMAS DE DESLIZAMENTO
O número de combinações de planos e direções pode ser calculada:
número de planos = 4número de direções = 3número de sistemas de escorregamento: 3 x 4 = 12
CFC
SISTEMAS DE DESLIZAMENTO
O número de combinações de planos e direções pode ser calculada:
número de planos = 1número de direções = 3número de sistemas de escorregamento: 1 x 3 = 3
HC
ELASTICIDADE E PLASTICIDADE
Projetos de componentes estruturais:
as solicitações impostas produzem comportamento elástico
Processos tecnológicos de fabricação:
envolvem nas peças conformadas
deformações plásticas
EXEMPLOS DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MATERIAIS SOB CARGA
MODELOS IDEALIZADOS:
σ
ε
EXEMPLOS DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MATERIAIS SOB CARGA
COMPORTAMENTO REAL:
ENCRUAMENTO
para prosseguir o processo de deformação plástica, o nível de tensão deve ser cada vez maior, até ser atingido o limite de resistência
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS
ALUMÍNIO POLICRISTALINO
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS
AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX COM MACLAÇÃO
DEVIDO A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS
IRÍDIO POLIRISTALINO
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS
DESENVOLVIMENTO DE ORIENTAÇÃO CRISTALOGRÁFICA
INFLUÊNCIA DA ANISOTROPIA NA DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DE UM
MATERIAL POLICRISTALINO
A ANISOTRPOPIA DAS PROPRIEDADES MECÁNICAS PODE CAUSAR ORELHAMENTO NA
CONFORMAÇÃO DAS CHAPAS
MECANISMOS DE ENDURECIMENTO
Endurecimento por deformação plástica
Endurecimento por contornos de grão
Endurecimento por solução sólida
Endurecimento por dispersão de fases
ENDURECIMENTO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
É o fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica
(realizado pelo trabalho à frio)
Causa: aumento de número das discordâncias e imperfeições promovidas
pela deformação, que dificultam o escorregamento dos planos atômicos
ENDURECIMENTO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
Densidade das discordâncias:
Materiais solidificados lentamente:
103 discordâncias/mm2
Materiais deformados:
109 - 1010 discordâncias/mm2
Materiais deformados e tratados termicamente:
105 - 106 discordâncias/mm2
Aumento do número de discordâncias durante
a deformação plástica:
MULTIPLICAÇÃO DAS DISCORDÃNCIAS PELO MECANISMO DE FONTE DE FRANK - READ
INTERAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS
atração repulsão
MUDANÇA DA TENSÃO DE ESCOAMENTO E DA DUCTILIDADE POR DEFORMAÇÃO A FRIO
ENDURECIMENTO POR CONTORNOS DE GRÃO
Efeitos dos contornos de grão no movimento das discordâncias:
A desordem atômica na região de um contorno de grão resulta em uma descontinuidade no plano de escorregamento de um grão para outro.
Devido às orientações cristalográficas diferentes de grãos, as discordâncias em movimento devem mudar sua direção de movimento, o que é tanto mais difícil quanto maior for a diferença entre orientação entre os grãos.
EFEITO DO TAMANHO DO GRÃO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS
A equação de Hall - Petch:
onde: σy - tensão de escoamento
σ0 - tensão necessária para movimentar as discordâncias
k – coeficiente de endurecimento d - diâmetro médio dos grãos
Limite superior de endurecimento por contorno de grão
EFEITO DO TAMANHO DE GRÃO NA TENSÃO DE ESCOAMENTO
Material:
Latão 70% Cu - 30% Zn
ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA
Causa: interação dos átomos substitucionais e intersticiais com as discordâncias
Como age: os campos da tensão em torno destes átomos limitam o movimento da discordâncias sob a ação de uma carga externa
INTERAÇÃO DOS ÁTOMOS DO SOLUTO COM AS DISCORDÂNCIAS
Interação de um átomo intersticial com uma discordância em aresta. As posi-ções assumidas diminuem a tensão na rede cristalina.
Interação de um átomo substitucional com uma discordância em aresta. As posições assumidas diminuem a tensão na rede cristalina.
INFLUÊNCIA DO TEOR DO SOLUTO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS
Influência do teor de níquel na tensão de escoamento e no alongamento na solução sólida substitucional Cu-Ni
ENDURECIMENTO POR DISPERSÃO DE FASES
Causa: presença de partículas finamente dispersas que dificultam o movimento das discordâncias na rede cristalina
Como age: as partículas causam distorção na rede cristalina e as tensões resultantes interagem com as tensões das discordâncias influencionando a sua mobilidade
TIPO DA PARTÍCULA
Precipitado – surge com a diminuição da solubilidade do soluto com a temperatura em uma solução sólida pelo mecanismo de nucleação e crescimento em estado sólido.
Fase dispersa – é uma fase em forma de partículas dispersas que não é solúvel na matriz.
EFICIÊNCIA DAS PARTÍCULAS NO ENDURECIMENTO
Depende: a) do tamanhob) espaçamentoc) tipo de interface
coerentesemi-coerente
incoerente
TIPO DE INTERFACE PARTÍCULA - MATRIZ
coerente incoerente semi-coerente
INTERAÇÃO PRECIPITADO / DISCORDÂNCIA
Corte ( partícula “ mole”)
Ultrapassagem (partícula “dura”)
O mecanismo de endurecimento escolhido pelo sistema depende do raio do precipitado, sujeito à restrição de menor τ ο-, isto é, segue pela linha pontilhada. (raio crítico: 5- 30 nm – maior efeito de endurecimento)
corte
ultrapassagem
rc