Mecanismos de endurecimento
Produzido por Erick PinhoTeoria
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.