5 propriedades mecânicas

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

PROPREDADES MECÂNICASDeformação elástica e plástica

Mecanismos da deformação plástica

Deformação dos metais policristalinos

Mecanismos de endurecimento

Tensão - deformação

Qual dos materiais A, B,C

a) tem maior resistência?

b) é mais dúctil?

c) é mais frágil?

d) é mais tenaz?

e) tem a maior resiliência?

Curva tensão - deformação em monocristais de

molibdênio em diferentes direções cristalinos:

anisotropia cristalina

Influência da temperatura no comportamento mecânico do aço ASTM A 913 :

Esquema das mudanças na rede cristalina durante a deformação

Esquema das mudanças na rede cristalina durante a deformação

ESCORREGAMENTO

MACLAÇÃO

ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS

ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS

discordância em aresta discordância em hélice

ESCORREGAMENTO POR MOVIMENTO DE DISCORDÂNCIAS

Movimento “não conservativo” das discordâncias

BANDAS DE DESLIZAMENTO

BANDAS DE DESLIZAMENTO

ττ

SISTEMAS DE DESLIZAMENTO

ccc

O número de combinações de planos e direções pode ser calculada:

número de planos = 6número de direções = 2número de sistemas de escorregamento: 6 x 2 = 12

SISTEMAS DE DESLIZAMENTO

O número de combinações de planos e direções pode ser calculada:

número de planos = 4número de direções = 3número de sistemas de escorregamento: 3 x 4 = 12

CFC

SISTEMAS DE DESLIZAMENTO

O número de combinações de planos e direções pode ser calculada:

número de planos = 1número de direções = 3número de sistemas de escorregamento: 1 x 3 = 3

HC

ELASTICIDADE E PLASTICIDADE

Projetos de componentes estruturais:

as solicitações impostas produzem comportamento elástico

Processos tecnológicos de fabricação:

envolvem nas peças conformadas

deformações plásticas

EXEMPLOS DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MATERIAIS SOB CARGA

MODELOS IDEALIZADOS:

σ

ε

EXEMPLOS DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE MATERIAIS SOB CARGA

COMPORTAMENTO REAL:

ENCRUAMENTO

para prosseguir o processo de deformação plástica, o nível de tensão deve ser cada vez maior, até ser atingido o limite de resistência

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS

ALUMÍNIO POLICRISTALINO

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS

AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX COM MACLAÇÃO

DEVIDO A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS

IRÍDIO POLIRISTALINO

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS

DESENVOLVIMENTO DE ORIENTAÇÃO CRISTALOGRÁFICA

INFLUÊNCIA DA ANISOTROPIA NA DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DE UM

MATERIAL POLICRISTALINO

A ANISOTRPOPIA DAS PROPRIEDADES MECÁNICAS PODE CAUSAR ORELHAMENTO NA

CONFORMAÇÃO DAS CHAPAS

MECANISMOS DE ENDURECIMENTO

Endurecimento por deformação plástica

Endurecimento por contornos de grão

Endurecimento por solução sólida

Endurecimento por dispersão de fases

ENDURECIMENTO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

É o fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica

(realizado pelo trabalho à frio)

Causa: aumento de número das discordâncias e imperfeições promovidas

pela deformação, que dificultam o escorregamento dos planos atômicos

ENDURECIMENTO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

Densidade das discordâncias:

Materiais solidificados lentamente:

103 discordâncias/mm2

Materiais deformados:

109 - 1010 discordâncias/mm2

Materiais deformados e tratados termicamente:

105 - 106 discordâncias/mm2

Aumento do número de discordâncias durante

a deformação plástica:

MULTIPLICAÇÃO DAS DISCORDÃNCIAS PELO MECANISMO DE FONTE DE FRANK - READ

INTERAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS

atração repulsão

MUDANÇA DA TENSÃO DE ESCOAMENTO E DA DUCTILIDADE POR DEFORMAÇÃO A FRIO

ENDURECIMENTO POR CONTORNOS DE GRÃO

Efeitos dos contornos de grão no movimento das discordâncias:

A desordem atômica na região de um contorno de grão resulta em uma descontinuidade no plano de escorregamento de um grão para outro.

Devido às orientações cristalográficas diferentes de grãos, as discordâncias em movimento devem mudar sua direção de movimento, o que é tanto mais difícil quanto maior for a diferença entre orientação entre os grãos.

EFEITO DO TAMANHO DO GRÃO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

A equação de Hall - Petch:

onde: σy - tensão de escoamento

σ0 - tensão necessária para movimentar as discordâncias

k – coeficiente de endurecimento d - diâmetro médio dos grãos

Limite superior de endurecimento por contorno de grão

EFEITO DO TAMANHO DE GRÃO NA TENSÃO DE ESCOAMENTO

Material:

Latão 70% Cu - 30% Zn

ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA

Causa: interação dos átomos substitucionais e intersticiais com as discordâncias

Como age: os campos da tensão em torno destes átomos limitam o movimento da discordâncias sob a ação de uma carga externa

INTERAÇÃO DOS ÁTOMOS DO SOLUTO COM AS DISCORDÂNCIAS

Interação de um átomo intersticial com uma discordância em aresta. As posi-ções assumidas diminuem a tensão na rede cristalina.

Interação de um átomo substitucional com uma discordância em aresta. As posições assumidas diminuem a tensão na rede cristalina.

INFLUÊNCIA DO TEOR DO SOLUTO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

Influência do teor de níquel na tensão de escoamento e no alongamento na solução sólida substitucional Cu-Ni

ENDURECIMENTO POR DISPERSÃO DE FASES

Causa: presença de partículas finamente dispersas que dificultam o movimento das discordâncias na rede cristalina

Como age: as partículas causam distorção na rede cristalina e as tensões resultantes interagem com as tensões das discordâncias influencionando a sua mobilidade

TIPO DA PARTÍCULA

Precipitado – surge com a diminuição da solubilidade do soluto com a temperatura em uma solução sólida pelo mecanismo de nucleação e crescimento em estado sólido.

Fase dispersa – é uma fase em forma de partículas dispersas que não é solúvel na matriz.

EFICIÊNCIA DAS PARTÍCULAS NO ENDURECIMENTO

Depende: a) do tamanhob) espaçamentoc) tipo de interface

coerentesemi-coerente

incoerente

TIPO DE INTERFACE PARTÍCULA - MATRIZ

coerente incoerente semi-coerente

INTERAÇÃO PRECIPITADO / DISCORDÂNCIA

Corte ( partícula “ mole”)

Ultrapassagem (partícula “dura”)

O mecanismo de endurecimento escolhido pelo sistema depende do raio do precipitado, sujeito à restrição de menor τ ο-, isto é, segue pela linha pontilhada. (raio crítico: 5- 30 nm – maior efeito de endurecimento)

corte

ultrapassagem

rc