DEFORMAÇÃO DE MONOCRISTAIS 1. ESCORREGAMENTO

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1 DEFORMAÇÃO DE MONOCRISTAIS 1. ESCORREGAMENTO Monocristal Zn Degraus na superfície Bandas de escorregamento Planos de escorregamento PM2.1

2 1. ESCORREGAMENTO Linhas de escorregamento: átomos de intervalo Bandas: diâmetros atómicos 100X Deformação de monocristais por escorregamento: Escorregamento dos átomos que se encontram em determinados planos (planos de escorregamento) PM2.2

3 ESCORREGAMENTO Efeito de uma tensão de corte Facilitado pelas deslocações Acumulação de defeitos nos limites de grão PM2.3

4 1. ESCORREGAMENTO Facilitado nos planos mais compactos PM2.4

5 SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO Sistema de escorregamento: plano de escorregamento + direcção de escorregamento CFC: PM2.5

6 ESCORREGAMENTO Energia menor em: planos mais compactos direcções mais compactas Com tensões elevadas em planos compactos: planos menos compactos tornam-se activos PM2.6

7 Tensão crítica Tensão tangencial resolvida crítica, τ c τ A F τ r l r r = força _ corte área _ corte A = 0 cosφ = F cosλ = σ cosλ cosφ = F A r l Lei de Schmid PM2.7

8 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. PM2.8

9 MACLAGEM PM2.9

10 METAIS POLICRISTALINOS Limites de grão vs resistência mecânica: T ambiente T elevada Empilhamento de defeitos nos limites grão PM2.10

11 ALTERAÇÃO DA DUREZA A. Endurecimento: Deformação a frio (Encruamento) Densidade de deslocações Alongamento grãos Solução sólida B. Recozimento: Aumento tamanho grão Diminuição dureza PM2.11

12 ENCRUAMENTO Laminagem: % deformação a frio: A x 100% A 0 A: área da secção PM2.12

13 ENCRUAMENTO Cobre: Tensile stregth Yield stregth Elongation PM2.13

14 ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA Tamanho relativo Distorções da rede Ordem a curta distância Agrupamento de átomos Cu Zn PM2.14

15 RECOZIMENTO 1. Recuperação 2. Recristalização 3. Crescimento de grão PM2.15

16 RECOZIMENTO Efeito de T PM2.16

17 Recristalização PM2.17

18 FRACTURA Frágil (brittle): planos característicos (planos de clivagem) Propagação rápida Dúctil: após grande deformação plástica Propagação lenta de fissuras PM2.18

19 FRACTURA DÚCTIL 1. Estricção + cavidades 2. Crescimento + fissuração perpendicular 3. Crescimento a 45º 4. Fractura taça-e-cone PM2.19

20 FRACTURA DÚCTIL PM2.20

21 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 PM2.21

22 TENACIDADE Resistência mecânica: Energia absorvida até àruptura. Tenacidade: Energia absorvida até à fractura. PM2.22

23 TENACIDADE Medida da quantidade de energia que um material absorve até à fractura. Ensaio de resistência ao impacto: Pêndulo Provete de Charpy, entalhe V Massa do pêndulo Diferença de alturas PM2.23

24 TENACIDADE Mais dúctil Mais frágil Efeito de elementos de liga e de T PM2.24

25 TENACIDADE À FRACTURA (ensaio de tracção) K 1 = Yσ πa K1C = Yσ f πa K 1 : factor intensidade de tensão Y: cte geométrica; σ: tensão nominal aplicada a: comprimento da fenda superficial (1/2 da interna) K 1c : valor crítico de K 1 PM2.25

26 TENACIDADE K1C = Yσ f πa 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? PM2.26

27 FADIGA Tensões repetitivas ou cíclicas. Fractura a tensões inferiores às de tensões estáticas simples. Muito comum em máquinas. 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. PM2.27

28 FLUÊNCIA Deformação plástica ao longo do tempo devido a uma tensão constante. Importante a temperaturas elevadas velocidade de fluência=dε/dt Curva de fluência, T alta: Fluência primária: encruamento Fluência secundária: recuperação (velocidade de fluência mínima) Fl. Terciária: estricção e formação de cavidades limites grão T alta: > 0,5 T M T baixa: < 0,4 T M PM2.28

29 FLUÊNCIA AISI 316 Extensão, ε ε 0,0029 0,0019 = t 800h = 1, % / h = 1, / h Avaliação: Tensão que provoca velocidade de fluência mín de 10-5 % / hora PM2.29

30 RUPTURA POR FLUÊNCIA AISI 316 Declive: oxidação, corrosão, cristalização ou transformações de fase. PM2.30

31 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. PM2.31

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