deformaÇÃo de monocristais 1. escorregamento · • deformação a frio (encruamento)...

PM2.1A.Simões

2006

DEFORMAÇÃO DE MONOCRISTAIS1. ESCORREGAMENTO

Monocristal Zn

Degraus na superfícieBandas de escorregamento

Planos de escorregamento

PM2.2A.Simões

2006

1. ESCORREGAMENTO

Linhas de escorregamento:50-500 átomos de intervalo

Bandas: 10 000 diâmetros atómicos

100X

Deformação de monocristais por escorregamento: Escorregamento dos átomos que se encontram em determinados planos(planos de escorregamento)

PM2.3A.Simões

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ESCORREGAMENTO Efeito de uma tensão de corte

Facilitado pelas deslocações

Acumulação de defeitos nos limites de grão

PM2.4A.Simões

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1. ESCORREGAMENTO

Facilitado nos planos mais compactos

PM2.5A.Simões

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SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO

Sistema de escorregamento: plano de escorregamento + direcção de escorregamento

CFC:

PM2.6A.Simões

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ESCORREGAMENTO

Energia menor em:planos mais compactosdirecções mais compactas

Com tensões elevadas em planos compactos: planos menos compactos tornam-se activos

PM2.7A.Simões

2006

Tensão crítica

Tensão tangencial resolvida crítica, τc

φλστλ

φ

τ

coscoscosFF

cosAA

AF

corte_áreacorte_força

r

r

0l

l

rr

=×=

=

==

Lei de Schmid

PM2.8A.Simões

2006

2. MACLAGEM (twinning)

Parte da rede atómica deforma-se originando a imagem no espelho da parte não-deformada.

Átomos deslocam-se proporcionalmente à distância ao plano de macla.

Importante em HC.

PM2.9A.Simões

2006

MACLAGEM

PM2.10A.Simões

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METAIS POLICRISTALINOS

Limites de grão vsresistência mecânica:

T ambiente

T elevada

Empilhamento de defeitos nos limites grão

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ALTERAÇÃO DA DUREZA

A. Endurecimento:• Deformação a frio (Encruamento)

•Densidade de deslocações•Alongamento grãos

• Solução sólida

B. Recozimento: •Aumento tamanho grão•Diminuição dureza

PM2.12A.Simões

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ENCRUAMENTO

Laminagem:

% deformação a frio:∆ A x 100%

A0

A: área da secção

PM2.13A.Simões

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ENCRUAMENTO

Cobre:

Yield stregth

Tensile stregth

Elongation

PM2.14A.Simões

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ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA

Tamanho relativoDistorções da rede

Ordem a curta distância

Agrupamento de átomos

Cu Zn

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RECOZIMENTO

1. Recuperação2. Recristalização3. Crescimento de grão

PM2.16A.Simões

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RECOZIMENTO – Efeito de T

PM2.17A.Simões

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Recristalização

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FRACTURA

Frágil (brittle): planos característicos (planos de clivagem)

Propagação rápida

Dúctil: após grande deformação plástica

Propagação lenta de fissuras

PM2.19A.Simões

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FRACTURA DÚCTIL

1. Estricção + cavidades2. Crescimento + fissuração

perpendicular3. Crescimento a 45º4. Fractura taça-e-cone

PM2.20A.Simões

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FRACTURA DÚCTIL

PM2.21A.Simões

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FRACTURA FRÁGIL

1. Deformação plástica: concentração de deslocações junto a obstáculos nos planos de escorregamento

2. Tensões de corte elevadas: formação de microfissuras

3. Propagação rápida das microfissuras(transgranular ou intergranular)

Importante na estrutura HC

PM2.22A.Simões

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TENACIDADE

Resistência mecânica: Energia absorvida atéà ruptura.

Tenacidade: Energia absorvida até à fractura.

PM2.23A.Simões

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TENACIDADE

Medida da quantidade de energia que um material absorve até àfractura.

Ensaio de resistência ao impacto: PênduloProvete de Charpy, entalhe V

Massa do pênduloDiferença de alturas

PM2.24A.Simões

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TENACIDADE

Mais dúctil

Mais frágil

Efeito de elementos de liga e de T

PM2.25A.Simões

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TENACIDADE À FRACTURA(ensaio de tracção)

aYK1 πσ=K1: factor intensidade de tensãoY: cte geométrica; σ: tensão nominal aplicadaa: comprimento da fenda superficial (1/2 da interna)K1c: valor crítico de K1

aYK fC1 πσ=

PM2.26A.Simões

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TENACIDADE

aYK fC1 πσ=

Caso Prático: um componente plano de Al 2024-T851 tem de suportar uma tensão de tracção de 207 MPa. Qual o comprimento máximo de uma fenda interna que o material pode suportar?

PM2.27A.Simões

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FADIGA

1. Nucleação num ponto de acumulação de tensões.2. Propagação formando estrias.3. Fractura (dúctil) quando a área é muito pequena e tensão acumulada é excessiva – zona rugosa.

Tensões repetitivas ou cíclicas.

Fractura a tensões inferiores às de tensões estáticas simples.

Muito comum em máquinas.

PM2.28A.Simões

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FLUÊNCIA

Deformação plástica ao longo do tempo devido a uma tensão constante. Importante a temperaturas elevadasvelocidade de fluência=dε/dt

Fluência primária: encruamento

Fluência secundária: recuperação(velocidade de fluência mínima)

Fl. Terciária: estricção e formação de cavidades limites grão

T alta: > 0,5 TMT baixa: < 0,4 TM

Curva de fluência, T alta:

PM2.29A.Simões

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FLUÊNCIA

h/%102,1

h/102,1h800

0019,00029,0t

4

6

−

−

×=

×=−

=∆ε∆

Exte

nsão

, ε

AISI 316

Avaliação:Tensão que provoca velocidade de fluência mín de 10-5 % / hora

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RUPTURA POR FLUÊNCIA

AISI 316

Declive: oxidação, corrosão, cristalização ou transformações de fase.

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CONCEITOS

Tensão uniaxial: Deformação elástica – deformação plástica (deformação permanente)Tensão limite convencional de elasticidade a 0,2%, tensão de ruptura (tensão máxima), extensão até à fractura (ductilidade).Diagrama de tensão nominal-extensão nominal (ensaio tracção)Dureza- resistência à deformação plástica (indentação)Mecanismo da deformação plástica – escorregamento com movimento de deslocações (sistemas de escorregamento).Maclagem – quando o escorregamento é difícil.T ambiente, limites de grão são obstáculos ao movimento de deslocações. A alta temperatura pode ocorrer escorregamento dos limites de grão.Deformação a frio : encruamento.Maquinagem envolve em geral encruamento + recozimento.Fracturas: dúctil, frágil, frágil-dúctil.Esforços cíclicos: Fadiga.Tensão constante, T elevada: Fluência.