MATERIAIS METLICOSAnnelise Zeemann Paulo Roberto Emygdio TECMETAL 2010

MATERIAIS METLICOS

formam estrutura cristalina (os tomos se posicionam a uma distncia de equilbrio em relao aos adjacentes - cada material metlico tem seu parmetro de rede)

diferentes tipos de clulas unitrias estrutura cbica estrutura hexagonal estrutura tetragonal

SOLIDIFICAOA maioria dos materiais metlicos obtida a partir do metal lquido e posteriormente sofrem conformao (fundio ou conformao mecnica). Na solidificao o encontro das diferentes orientaes cristalogrficas caracteriza o contorno do gro.

O TAMANHO DO GRO, que depende do processamento, influencia diretamente em vrias propriedades.

CONFORMAO DOS METAIS

PROCESSOS MECNICOS aplicao de tenses < r conformao plstica: laminao, forjamento, estampagem. PROCESSOS METALRGICOS aplicao de temperaturas T < Tf sinterizao: metalurgia do p. T > Tf solidificao: fundio, lingotamento, soldagem. > r usinagem: torneamento, fresamento, retfica.

ESTRUTURA CRISTALINA DEFEITOSVAZIOS E

DISCORDNCIAS

a tenso (cisalhante) para fazer o deslizamento dos planos em regies de discordncias muito menor do que a tenso (normal) para separar os planos

quando os planos deslizam na verdade so as discordncias que esto se movimentando

RESISTNCIA MECNICATENSO LIMITE DE ESCOAMENTO a tenso acima da qual o material sofre deformao plstica (movimentao das discordncias)

ENSAIO DE TRAO

Curva tpica resultante de um ensaio de trao (tenso/deformao) e etapas do comportamento de um material dctil durante o ensaio.

Esquema de um ensaio de trao. Neste caso o corpo de prova tracionado pelo deslocamento de um barramento acionado pela rotao de parafusos sem-fim

MECANISMO DE Qualquer modificao da ENDURECIMENTO estrutura que cause uma dificuldade movimentao das discordncias aumenta a tenso limite de escoamento do material.

REFINO DE GROEquao de Hall-Petch

k e o DMECANISMO DE ENDURECIMENTO O contorno do gro cria uma dificuldade para a se movimentar. Quanto menor o tamanho do gro, mais contornos.Callister

ENCRUAMENTOMECANISMO DE ENDURECIMENTO

gros equiaxiais

gros alongados

Materiais encruados so aqueles que so trabalhados a frio (cold worked) ou seja conformados mecanicamente (ou deformados plasticamente) em uma temperatura inferior temperatura de recristalizaoCallister

CONFORMAO

A QUENTE (acima da temperatura de recristalizao) A FRIO (abaixo da temperatura de recristalizao)

SOLUO SLIDA

MECANISMO DE ENDURECIMENTO A tenso na rede pela presena de um tomo diferente cria dificuldade para a se movimentar.

tomo intersticial Askeland

tomo substitucional pequeno

tomo substitucional grande

Callister

PRECIPITAOQuando os tomos de soluto em uma rede (solvente) saturam (pela quantidade excessiva de tomos ou pela reduo da temperatura que diminui os espaos para acomodar os tomos) PODE ocorrer uma precipitao, e quando os precipitados so coerentes se obtm o mximo endurecimento por precipitao.

MECANISMO DE ENDURECIMENTO Um precipitado causa dificuldade para a se movimentar, tanto maior quanto mais tensa for sua interface com a matriz.

PRECIPITAOA precipitao somente pode ocorrer se existir saturao do soluto no solvente, mas esta reao exige difuso (tempo e temperatura para que o tomo saia da rede do solvente e forme sua prpria rede) e se houver um resfriamento muito rpido de uma temperatura superior de solubilizao, pode NO DAR TEMPO PARA PRECIPITAR (o que causa uma supersaturao). Mas o mais interessante que o endurecimento causado por soluo (mesmo supersaturada) pode ser bem menor do que o endurecimento causado pela precipitao. O tratamento que se aplica para no precipitar no resfriamento se chama solubilizao.

maior tenso na rede significa maior dureza

Precipitado incoerente

Precipitado coerente

DIAGRAMA DE EQUILBRIO OU DIAGRAMA DE FASESSUBSTNCIA PURA

100C

0C

presso atm

transforma de fase em uma nica temperatura

1 fase

2 fases 2 fases FASE uma mistura homognea

1 fase

DIAGRAMA DE EQUILBRIOmostra as fases que existem para diferentes misturas de elementos (composies), a cada temperatura

LIMITE DE SOLUBILIDADE

SISTEMA GUA E SAL

DIAGRAMA DE EQUILBRIOCurva liquidus Curva solidus Curva solvus Ponto euttico

Campo da FASE LQUIDA L

campo das fases SLIDA BETA e LQUIDA L

Campo das FASES SLIDAS ALFA e BETA ELEMENTO A

Campo da fase SLIDA BETA

ELEMENTO B

DIAGRAMA DE EQUILBRIO

Curva liquidus Curva solidus Ponto euttico Curva solvusmenor T de fuso da liga estrutura caracterstica

O DIAGRAMA DE EQUILBRIO D UMA IDIA DE ONDE SE UTILIZA E COMO SE PODE ENDURECER UMA LIGA DEPENDENDO DE SUA POSIO NO DIAGRAMA LIGAS QUE APRESENTAM O EUTTICO tem a vantagem de fundir em mais baixa temperatura e a desvantagem dos eutticos dificultarem a deformao plstica (em geral so frgeis) o que favorece os processos de FUNDIO. TRABALHO MECNICO as ligas que podem ser melhor trabalhadas so aquelas que na temperatura de conformao mecnica no apresentam fases duras (monofsicas), embora at mesmo ligas com euttico possam ser conformadas. Quando o trabalho mecnico ocorre em temperatura inferior de recristalizao o material pode ficar encruado. TRATAMENTO TRMICO somente podem ser tratadas termicamente as ligas que apresentam transformaes de fase no estado slido. Se uma liga estiver encruada e for tratada termicamente ela pode sofrer a recristalizao.

LIGAS TIPO I - trabalhveis mecanicamente e no tratveis termicamente LIGAS TIPO II - trabalhveis mecanicamente e tratveis termicamente LIGAS TIPO III - no trabalhveis mecanicamente e no tratveis termicamente

Tipo IIIPresena de eutticos

Tipo ISem transformaes de fase no estado slido

I

II

II I

II

I

Tipo IICom transformaes de fase no estado slido