Três chapas de uma mesma liga de alumínio foram laminadas a frio com diferentes reduções da espessura ( 10,30 e 50 % ). Posteriormente, as chapas foram tratadas termicamente em 400^circ C por diferentes tempos. (a) Em qual chapa o tempo para se obter uma estrutura totalmente recristalizada foi menor? (b) Por quê?

Passo 1

Vamos resolver um exercício de metalurgia que envolve o processo de recristalização em chapas de alumínio laminadas a frio. Precisamos entender como a redução da espessura afeta o tempo necessário para que a estrutura das chapas se recristalize completamente durante o tratamento térmico. Para isso, vamos usar conceitos de deformação plástica e recristalização, aplicando fórmulas relacionadas a esses processos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa a redução da espessura. Quando uma chapa é laminada a frio, sua espessura diminui, e isso introduz defeitos na estrutura do material, aumentando a energia armazenada na forma de tensões internas. Essa energia é um fator importante para a recristalização.

Passo 3

A recristalização é um processo pelo qual os grãos deformados do metal são substituídos por novos grãos livres de tensões. Quanto mais alta a redução da espessura (ou seja, mais deformação plástica), maior é a energia armazenada, e menor será o tempo necessário para que a recristalização ocorra.

Passo 4

Vamos considerar as três reduções de espessura dadas: 10%, 30% e 50%. A relação entre a redução da espessura e o tempo de recristalização pode ser aproximada pela seguinte equação:
t = t0exp(Q/(RT))
Onde:
  • é o tempo de recristalização,
  • é um tempo constante,
  • é a energia de ativação,
  • é a constante dos gases,
  • é a temperatura em Kelvin.
Com maior redução, diminui porque a energia armazenada aumenta, acelerando a recristalização.

Passo 5

Aplicando isso às chapas em questão, a chapa com 50% de redução apresenta a maior quantidade de energia armazenada devido à maior deformação. Isso significa que ela alcançará a recristalização completa mais rapidamente do que as chapas com reduções de 10% e 30%.

Resposta

(a) A chapa com 50% de redução de espessura recristalizou totalmente no menor tempo.
(b) Porque uma maior redução de espessura gera mais deformação plástica, aumentando a energia armazenada no material e, assim, acelerando o processo de recristalização.

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