Rodas convencionais para veículos automotores são comumente fabricadas de aço baixo carbono, que tem sua resistência mecânica descrita pela sua estrutura, em grande parte formada por policristais (grãos) de ferro (estrutura cristalina CCC) praticamente puro. Rodas ditas especiais, ou de liga leve, podem ser construídas de ligas de alumínio (estrutura cristalina predominante CFC) ou de ligas de magnésio (estrutura cristalina predominante HC). Utilizando a teoria de discordâncias, a relação destas com características geométricas dos sistemas cristalinos, e o mecanismo de deformação plástica dos materiais metálicos, justifique por que rodas de magnésio são menos seguras que as de alumínio ou aço, principalmente no uso em pavimento esburacado.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente tem rodas feitas de aço baixo carbono, alumínio e magnésio. A pergunta quer saber por que as rodas de magnésio são menos seguras, especialmente quando usamos em estradas com buracos. Para resolver isso, vamos usar a teoria de discordâncias, características geométricas dos sistemas cristalinos e como os metais se deformam plasticamente.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre as estruturas cristalinas mencionadas: CCC (Cúbica de Corpo Centrado), CFC (Cúbica de Face Centrada) e HC (Hexagonal Compacta). Cada uma dessas estruturas tem diferentes planos e direções onde as átomos estão organizados, o que afeta como o material reage a forças externas.
Passo 3
A teoria de discordâncias diz que o movimento de falhas na rede cristalina, chamadas de discordâncias, é o que permite que um material se deforme plasticamente. Quanto mais fácil for para as discordâncias se moverem, mais maleável será o material.
Passo 4
Agora, vamos ver como isso se aplica aos materiais das rodas:
- Aço baixo carbono (CCC): Tem muitas direções onde as discordâncias podem se mover facilmente, o que dá ao aço uma boa resistência mecânica e capacidade de absorver impactos.
- Alumínio (CFC): Também tem estruturas que facilitam o movimento das discordâncias, mas ainda oferece uma boa resistência e leveza.
- Magnésio (HC): A estrutura hexagonal compacta tem menos direções favoráveis para o movimento das discordâncias, tornando o material menos dúctil e mais propenso a fraturas sob stress.
Passo 5
Em estradas com buracos, as rodas sofrem impactos constantes e forças abruptas. Materiais como o aço e o alumínio, com suas estruturas que permitem melhor movimento das discordâncias, conseguem absorver esses impactos sem falhar facilmente. Já o magnésio, por ter uma estrutura onde as discordâncias se movem com mais dificuldade, não consegue lidar tão bem com esses choques, tornando as rodas mais suscetíveis a rachaduras ou quebras.
Passo 6
Além disso, a menor ductilidade do magnésio significa que ele não se deforma de maneira tão eficiente para dissipar a energia dos impactos, aumentando o risco de falhas estruturais.
Resposta
Então, rodas de magnésio são menos seguras que as de alumínio ou aço em estradas esburacadas porque a estrutura cristalina hexagonal do magnésio dificulta o movimento das discordâncias, tornando o material menos dúctil e mais propenso a fraturas sob impactos e forças abruptas.