a)

Na figura acima vemos a estrutura cristalina HC e a estrutura cristalina CFC, representadas, respectivamente, pelas letras a e b.

Durante o crescimento de um material cristalino pode, algumas vezes, ocorrer o colapso de um vazio, ou interação de discordâncias, assim um ou mais planos destas estruturas podem faltar. Originando o defeito conhecido como falha de empilhamento ou falha de engavetamento. Assim, as sequências ABCABAABCACBABC e ABABAAABBB são típicas falhas de empilhamento que ocorrem nas estruturas CFC e HC, respectivamente, onde os planos em negrito são as falhas.

As falhas de empilhamento tendem a aumentar a resistência mecânica do material. Isso ocorre, pois estas falhas dificultam o movimento das discordâncias.

Contornos de Macla

Os contornos de Macla são um tipo especial de contorno de grão através do qual existe uma simetria espelhada específica da rede cristalina, ou seja, os átomos em um dos lados do contorno são espelhos dos átomos do outro lado do contorno.

A região de material entre esses contornos é chamada a apropriadamente de macla. As maclas resultam de deslocamentos atômicos que são produzidos a partir de forças mecânicas de cisalhamento e, também, durante tratamentos térmicos de recozimento realizados após deformações (maclas de recozimento).

A figura acima é uma liga de cobre e níquel vista em microscópio óptico. Nela vemos as maclas, que são regiões compreendidas entre os contornos de macla.

A maclagem é um mecanismo de deformação plástica que ocorre em alguns metais. Nesse processo uma parte da rede atômica se deforma originando a macla. Esse mecanismo envolve apenas uma pequena fração do volume total do cristal metálico e, por isso, a quantidade total de deformação que pode ser originada através dessa técnica é pequena.

A eficácia dos defeitos superficiais em impedir a movimentação das discordâncias é maior em contornos de grãos do que em contornos de macla.

Conceitos básicos de microscopia e metalografia

Alguns elementos estruturais são possíveis de seres examinados a olho nu. Pois, estes elementos ou defeitos são macroscópicos. Por exemplo, a forma e o tamanho dos grãos podem ser observados a olho nu em um chapa de aço galvanizada, como uma telha.

Entretanto, a maiorias dos materiais possuem elementos estruturais microscópicos. O tamanho do grão e a forma fazem parte do que chamamos de microestrutura do material. Como a microestrutura da maioria dos materiais é microscópica, necessitamos de equipamento para examina-la.

Deste os equipamentos mais utilizados para examinar a microestrutura dos materiais estão: microscópio óptico, microscópio eletrônico de varredura, microscópio eletrônico de transmissão, entre outros.

Antes, porém, de levarmos a amostra para visualização em um microscópio devemos prepara-la. Para prepararmos uma amostra, primeiramente cortamos um pedaço que irá representar o nosso material. Depois, devemos embutir essa amostra a fim de que possamos lixar e polir adequadamente. Esse processo de embutir a amostra é chamado de embutimento. Além de ajudar no lixamento e polimento, o embutimento serve para que a superfície da amostra fique paralela com a sua base. Na figura abaixo podemos ver uma amostra de cobre puro embutida.

Depois de embutido, devemos lixar a amostra com grãos de lixa cada vez maiores, ou seja, lixas mais fina, e ao passarmos de uma lixa para outra devemos retirar totalmente o risco da lixa anterior. Após a etapa de lixamento a amostra deverá ser polida de modo a conseguirmos uma superfície de acabamento lisa e espelhada. Para que seja possível observar a microestrutura do material devemos fazer um ataque químico. Neste ataque a região de maior energia tende a ser mais atacada, por exemplo, os contornos de grão aparecem como linhas escuras. Feitos esses procedimentos podemos agora, então, observar no microscópio.

A microscopia óptica é um dos equipamentos mais utilizados em laboratórios, pois possuem baixo custo e fácil operação. Neste equipamento conseguimos observar elementos estruturais com um aumento de até 2.000 vezes. O funcionamento do microscópio óptico baseia-se em emitir uma luz na amostra e captar a luz refletida. Assim, regiões que foram mais atacadas apresentaram-se mais escura, como os contornos de grãos. A figura abaixo ilustra como grãos com diferentes orientações cristalográficas e os contornos de grãos refletem a luz e consequentemente são observados.

Porém, quando não é possível observamos algumas estruturas por ser muito pequenas utilizamos os microscópios eletrônicos. Os dois principais são:

• Microscópio eletrônico de varredura (MEV): esse equipamento utiliza um feixe de elétrons secundários ou elétrons retroespalhados para projetar uma imagem em um monitor. Além de conseguirmos ampliações, dependendo do MEV, de até 50.000 vezes, esse equipamento também é eficaz para analisarmos superfícies rugosas, mesmo sob baixa ampliação. A figura abaixo é a observação da superfície de um eixo que sofreu uma fratura. Nela podemos ver as irregularidades da superfície, isto é, é possível analisarmos a rugosidade.



• Microscópio eletrônico de transmissão (MET): envolve a passagem de um feixe eletrônico através da amostra e usando as diferenças no espalhamento do feixe e da sua difração para revelar uma imagem. Com esse equipamento conseguimos uma ampliação de até 1.000.000 de vezes!!!

Vamos praticar?