Mecanismos de endurecimento em aços [16]

Transcrição

1 [16] projetos Engenheiro Mecânico mecânicos propriedades mecânicas materiais de engenharia módulo de elasticidade limite de escoamento dureza resistência mecânica e tenacidade adequadas 1>

2 Principais mecanismos de endurecimento: Solução sólida Refino de grão Precipitação Discordâncias (encruamento) Transformações de fase 2>

3 Endurecimento por solução sólida: átomos de soluto deformam a estrutura cristalina da matriz e interferem na movimentação das discordâncias efeito (intersticiais) > efeito (substitucionais) Soluto intersticial Soluto substitucional (átomo menor) Soluto substitucional (átomo maior) 3>

4 Endurecimento por solução sólida: Processo industrial adição de elementos de liga 4>

5 Endurecimento por refino de grão: contribui tanto para o aumento de resistência mecânica quanto para a tenacidade dos aços. Hall-Petch: σ 1 σ y = σ o + k d 1 / 2 2 σ 5>

6 Endurecimento por refino de grão: Processo industrial laminação controlada 6>

7 Endurecimento por precipitação: partículas de segunda fase bloqueiam a movimentação das discordâncias, tornando necessário o aumento da energia de deformação. partículas Δσ deformáveis (coerentes) p = k ε 3 / 2 f 1 / 2 r b 1 / 2 Δσ indeformáveis (incoerentes) p = k f D 1 / 2 D ln 2b 7>

8 Endurecimento por precipitação: se as partículas forem coerentes as discordâncias podem cisalhá-las. partícula coerente T T antes depois 8>

9 Endurecimento por precipitação: se as partículas forem incoerentes as discordâncias devem ultrapassa-las. partícula incoerente Modelo de Orowan: Δσ p = G L b 9>

10 Endurecimento por precipitação: se as partículas forem incoerentes as discordâncias devem ultrapassa-las. partícula incoerente L Modelo de Orowan: Δσ p = G L b 10>

11 Endurecimento por precipitação: Processo industrial adição de microligantes (Nb, Ti, V) Δσ p modelo de Orowan- Ashby: ƒ fração volumétrica d tamanho partícula [nm] f = ln(1,63 d) d 11>

12 Endurecimento por encruamento: o trabalho mecânico realizado a frio (T < 0,5 T h ) promove a geração e a acumulação de discordâncias em subestruturas (subgrãos). baixa densidade de discordâncias (recozido) Keh: Δσ d = m alta densidade de discordâncias (encruado) α G b ρ 12>

13 Endurecimento por encruamento: 1000 endur recimen nto [MPa a] Processo industrial deformação a fi frio 1 1E8 1E9 1E10 1E11 1E12 densidade de discordâncias ρ [cm -2 ] 13>

14 Endurecimento por transformação de fase: através tratamentos térmicos pode ser feita a formação de microconstituintes mais resistentes. 100 μm 20 μm Tratamentos Térmicos ferrita + perlita (recozimento / normalização) martensita (têmpera + revenido) 14>

15 Endurecimento por transformação de fase: Processo industrial tratamentos térmicos 15>

16 Interação entre os mecanismos de endurecimento: EFEITO CUMULATIVO LIMITE DE ESCOAMENTO EXPERIMENTAL = Σ (RESISTÊNCIA INTRÍNSECA + ENDURECIMENTO POR SOLUÇÃO SÓLIDA + ENDURECIMENTO POR REFINO DE GRÃO + ENDURECIMENTO POR PRECIPITAÇÃO + ENDURECIMENTO POR ENCRUAMENTO + ENDURECIMENTO CAUSADO POR TRANSFORMAÇÕES DE FASE) 16>

17 Bibliografia: Dieter, G. E. Metalurgia Mecânica. Guanabara Dois, 2a. ed., Rio de Janeiro, 1981, pp Ferrante, M. Seleção de Materiais. Ed. UFSCar, São Carlos, 1996, pp Honeycombe, R.W.K. Aços: microestrutura e propriedades. Ed. Calouste Gulbenkian, Lisboa, 1982, pp Reed-Hill, R. E. Princípios de Metalurgia Física. Ed. Guanabara Dois, Rio de Janeiro, Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Materiais de Construção Mecânica I Permitida a impressão e divulgação. 17