Teoria

E aí, tudo bem?

As propriedades mecânicas dos aços são resultantes da interação entre os diferentes mecanismos de endurecimento envolvidos. Por exemplo o endurecimento por precipitação é um mecanismo extensivamente explorado nesses materiais, os principais mecanismos de endurecimento são: Solução sólida, Refino de grão , Precipitação, Discordâncias (encruamento) e transformações de fases. Vamos avaliar o porque??

Endurecimento por solução sólida

Uma técnica utilizada para aumentar a resistência de materiais consiste na inserção de elementos químicos diferentes daqueles que compõem a matriz do material que se deseja “endurecer”.

Notem que os elementos podem ser inseridos como substituto de um outro elemento então denominado: substitucional, exemplo: cobre em níquel. E os elementos também podem ser adicionados nos instersticios, exemplo: carbono em ferro.

Os átomos de soluto “deformam” a estrutura cristalina da matriz e interferem na movimentação das discordâncias, o efeito da inserção intersticial é maior que a substitucional.

Endurecimento por refino de grãos

Os maior parte dos materiais utilizados em engenharia são policristalinos. Os contornos de grão são barreiras que dificultam a movimentação das discordâncias, pois uma discordância não consegue atravessá-los, como a imagem abaixo :p.

Um material que possui grãos pequenos é mais duro e mais resistente do que um material que possui grãos maiores, porque tem maior área total de contornos de grão para dificultar o movimento das discordâncias. Ahh galera importante frizar que este é o único mecanismo de endurecimento que aumenta a tenacidade do material .

Observem que se uma discordância tentar passar de um grão A para dentro de um outro grão B teria de alterar sua direção de movimentação. :D

Endurecimento por precipitação

Resumidamente ocorre a precipitação de uma nova fase no seio de uma fase “matriz”. Elas bloqueiam a movimentação tornando necessário o aumento da energia de deformação. Mas como nem tudo nessa vida é fácil haha , temos que levar em consideração algumas coisas para ocorrer este tipo de endurecimento.

O sistema deve apresentar duas características para poder ser endurecido por precipitação:

1°) Deve haver uma solubilidade máxima de um componente no outro;

2°)Deve haver um limite de solubilidade que diminua rapidamente com a concentração do componente principal em função da diminuição da temperatura

O endurecimento por precipitação é empregado comumente em ligas de alumínio de alta resistência, principalmente para as ligas alumínio-cobre. A natureza das partículas precipitadas e, subsequentemente, as propriedades mecânicas do material (resistência, ductilidade, dureza) dependem tanto da temperatura de precipitação, quanto do tempo de envelhecimento a essa temperatura.

Endurecimento por encruamento

O encruamento é o mecanismo pelo qual um metal dúctil se torna mais duro e resistente depois de ter sido submetido a uma deformação em uma temperatura que pode ser considerada baixa em relação à sua temperatura de fusão.

Durante a deformação plástica, as discordâncias movimentam-se, multiplicam-se, interagem entre si formando “emaranhados”, daora.

As discordâncias são obstáculos para o movimento de outras discordâncias... Para que a movimentação das discordâncias continue a ocorrer passa a haver a necessidade de tensões crescentes.

Endurecimento por transformação de fase

Através tratamentos térmicos pode ser feita a formação de microconstituintes mais resistentes. Por exemploo a transformação da austenita , no resfriamrnto mais estável termodinamicamente a elevadas temperaturas, para outras fases mais estáveis a baixas temperaturas.

Coisas importantes para vocês saberem sobre este endurecimento:

  • Temperatura baixa de transformação mais finos serão os grãos e maior a densidade das discordâncias;
  • Temperatura baixa de transformação reterá solutos aumentando a resistência mecânica por solução solida;
  • Temperatura baixa de transformação, mais finas é a dispersão dos precipitados.

Endurecimento por refino de grãos

Endurecimento por precipitação

Endurecimento por encruamento

Endurecimento por transformação de fase