METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA

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1 METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA OBJETIVOS definir as características dos materiais metálicos quanto a: resistência à deformação (tensão de escoamento) comportamento sob deformação a altas temperaturas modificações microestruturais decorrentes (encruamento, recristalização) previsão e prevenção de defeitos definir parâmetros de processamento (velocidade, temperatura, lubrificação) determinar esforços de conformação, para escolha de equipamentos e dimensionamento de ferramentas

2 METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA TRABALHO A FRIO Deformação plástica dificultada: deformação dos grãos cristalinos movimento de discordâncias, caminho livre Encruamento: aumento da resistência ao escoamento causado pela dificuldade de deformação plástica Encruamento: aumento da energia interna do material metálico, com forte influência em propriedades físicas e mecânicas Encruamento: provocado pela presença de barreiras que dificultam a movimentação das discordâncias por deslizamento no reticulado cristalino

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4 Influência da deformação a frio nas propriedades mecânicas Tensão Trabalho a frio deformação

5 Influência da deformação a frio

6 BARREIRAS À DEFORMAÇÃO Átomos em solução sólida, Partículas precipitadas (impurezas, segundas fases, compostos), Defeitos de linha: discordâncias em cunha e em hélice Contornos de grão, Baixas temperaturas

7 Discordâncias em micrografia de LiF monocristalino

8 Influência da morfologia da segunda fase na tensão de escoamento Aço X Forma da perlita: a) lamelar b) quase sempre lamelar c) parte lamelar, parte esférica d) ainda um pouco lamelar e) bastante esférica f) totalmente esférica

9 Influência da tamanho de grão na tensão de escoamento

10 Influência da morfologia da temperatura na tensão de escoamento

11 Material de partida recozido: grãos recristalizados

12 Material encruado: grãos deformados e alongados

13 METALURGIA DA CONFORMAÇÃO MECÂNICA TRABALHO A QUENTE Deformação plástica facilitada: energia térmica disponível maior mobilidade atômica maior caminho livre para movimento de discordâncias Energia térmica: calor disponível durante o tempo de processamento Temperatura de processo elevada: suficiente para promovera recristalização suficiente para promover transformações alotrópicas (Ferro de CCC para CFC, Titânio de HC para CCC) suficiente para dissolver partículas de segunda fase e precipitados

14 RECOZIMENTO Todo processo representado pelo aquecimento e manutenção da peça metálica a uma dada temperatura por um determinado tempo O resfriamento posterior define o tipo de tratamento empregado: recozimento pleno, esferoidização, normalização, tempera,... MECANISMOS DE AMOLECIMENTO NO RECOZIMENTO Estáticos se não ocorrerem simultaneamente à deformação plástica (Exemplo: recozimento intermediário entre etapas de trefilação) Dinâmicos: se ocorrerem simultaneamente à deformação plástica (Exemplo: amolecimento durante o forjamento a quente São dependentes da energia interna local (deformação, atrito, gradiente de temperatura )

15 Microestruturas de alumínio comercial forjado a 400 ºC

16 Curvas de aquecimento e resfriamento do recozimento

17 MECANISMOS DE AMOLECIMENTO NO RECOZIMENTO Recuperação há diminuição da energia interna do material deformado por rearranjo de discordâncias; não há modificação da microestrutura Recristalização primária com o aumento da energia térmica e mecânica disponível, ocorre a nucleação de novos grão com a disponibilidade de tempo, os núcleos crescem renovando a microestrutura e eliminando os efeitos do encruamento prévio as propriedades mecânicas são fortemente afetadas Recristalização secundária ou crescimento anormal de grãos caso haja energia interna e térmica disponíveis, alguns crescem sobre o restante da estrutura deve ser evitada por provocar a queda de dutilidade/resistência

18 Influência da Temperatura nos Mecanismos de Amolecimento durante o Recozimento Isócrono de um Latão Tamanho de grão (mm) Tensão de resistência (MPa) Dutilidade (% Alongamento) Resistência mecânica Dutilidade Grãos deformados e recuperados RP RCR CG Novos grãos Temperatura de recozimento (ºC)

19 VARIAÇÃO DA TEMPERATURA DE RECRISTALIZAÇÃO EM FUNÇÃO DO PERCENTUAL DE TRABALHO A FRIO PARA O FERRO

20 EFEITO DA RECUPERAÇÃO NA MICROESTRUTURA Material recuperado, deformado, grande menor densidade de discordâncias

21 Microestruturas de estágios de recristalização e crescimento de grão em latão previamente deformado a frio 33%: a) como deformado, b) recozido por 3s a 580 o C, c) recozido por 4s a 580 o C, d) recozido por 8s a 580 o C, e) recozido por 15 min a 580 o C e f) recozido por 10 min a 700 o C

22 CRESCIMENTO DO GRÃO ATRAVÉS DA DIFUSÃO ATÔMICA Grão com 13 lados

23 CRESCIMENTO DE GRÃO

24 EXEMPLO DE RECRISTALIZAÇÃO SECUNDÁRIA Grão com 13 lados