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Revisão: Estrutura Cristalina e

Propriedades Mecânicas



Estrutura Atômica

Modelo atômicoModelo atômico de Dalton: Modelo

adotado em metalografia. OsÁtomos são considerados esferasrígidas e indivisíveis.

Estrutura CristalinaOs átomos dos metais se organizam

no espaço de forma constante emuito bem organizada, essasestruturas são chamadas de

estruturas cristalinas. O conjuntodessas estruturas formam oschamados cristais.

Na metalurgia existem três tipos de

estruturas cristalinaspredominantes:

• CCC – Cúbica de Corpo Centrado

• CFC – Cúbica de Face Centrada

• HC – Hexagonal Compacta



Estrutura Cúbica de Corpo Centrado CCC:

Exemplos são ferro (α), cromo emolibdênio.

Célula Unitária

Estrutura CristalinaEstrutura Cúbica de Face Centrada CFC:

Exemplos são cobre, ouro, prata e ferro (γ).

Célula Unitária



Estrutura Hexagonal Compacta HC:

Exemplos são cobalto, titânio e zinco.

Estrutura Cristalina



Estrutura Cristalina - Defeitos

Defeitos PontuaisTodo cristal apresenta defeitos na sua

estrutura cristalina. Dentre osdefeitos pontuais podemos citar osvazios (ou lacunas) e os átomos auto-intersticiais da própria rede cristalina.

Outros defeitos pontuais são átomos deoutros elementos agindo comoelementos substitucionais ou mesmocomo interstícios na rede cristalina.

Auto-intersticial

Lacunas

Soluto Intersticial

Soluto Substitucional



Discordância em Cunha Discordância em Hélice

Estrutura Cristalina - Defeitos

Defeitos LinearesDefeitos Lineares/Discordâncias: São defeitos em forma de linha, em que átomos em

uma seqüência ficam desalinhados.

O movimento dessas discordâncias são os responsáveis pela deformação plástica

em metais, logo, a capacidade de um material se deformar plasticamente está

relacionado com a habilidade das discordâncias se movimentarem.



Contorno de Grão

Estrutura Cristalina - GrãosCristal Metálico (Grão): Os metais são formados por diversos cristais metálicos,

conhecidos como grãos. As fronteiras entre os grãos são conhecidas comocontornos de grão, sendo formadas por discordâncias.



Defeitos Cristalinos - EfeitosA deformação plástica corresponde à deformação permanente resultante do

movimento de discordâncias.

No entanto, se houverem obstáculos (outras discordâncias, interstícios, precipitados,etc.) que atrapalhem o movimento dessas discordâncias, será necessário aplicaruma tensão ainda mais elevada para forçar a continuação de seu movimento.

Daí a razão pela qual a diminuição do grau de mobilidade das deslocações implica no

aumento do Limite de Escoamento dos metais.



Defeitos Cristalinos - Efeitos

Defeitos PontuaisTanto átomos substitucionais quanto átomos intersticiais tencionam a rede cristalina

do metal, dificultando a mobilidade das discordâncias e, assim, aumentando suaresistência.

Soluto Substitucional Soluto Intersticial



Defeitos Cristalinos - Efeitos

Defeitos Lineares (discordâncias)• Tamanho de Grão

A redução do tamanho de grão de ummetal gera o aumento de defeitoslineares (discordâncias) devido ao

aumento de superfície de contornosde grão, provocando o enrijecimentodo material.

• Encruamento

A deformação dos metais provoca aformação de novas discordâncias nomaterial e, por isso, ocorre o

aumento da resistência do metal.



Posição

C n c e n t r a ç ã o d e N i , C

u

Difusão de Cu

Liga Cu-Ni

Difusão de Ni

Posição C

n c e n t r a ç ã o d e N i , C u

Difusão nos Sólidos

Temperatura

Tempo

Difusão Sólida: Transporte de material por movimento atômico. Depende

fortemente da temperatura do sistema e do tempo de contato entre osdiferentes grupos de átomos.



Difusão em

vazios

Difusão porintersticiais

Átomo Substitucional

Vazio

Vazio

Atomo Intersticial Difusão Ocorrida

Difusão nos SólidosTipos de Difusão Sólida: Dividem-se em Difusão por vazios e em por intersticiais.



Tensão Uniaxial Tensão de CisalhamentoTensão de Torção

Propriedades MecânicasDefinição: Grandezas medidas nos materiais que correspondem as respostas destes

a diferentes solicitações mecânicas e/ou físicas, durante sua utilização emprocessos de engenharia.

Tensão e Deformação: Tipos de tensões aplicadas em materiais sob deformaçãoplástica.



Curva Tensão-Deformação

T e n s ã o σ

Limite de ResistênciaPonto de Fratura

Limite de Escoamento

Deformação e

Propriedades Mecânicas – Resistência MecânicaResistência Mecânica: Quando o material é submetido à esforços de tração, seu

comportamento é registrado graficamente, na curva tensão-deformação.

Analisando essa curva pode-se ter uma idéia da resposta da resposta do materialquando solicitado e, tais informações, têm importância crucial no meioindustrial.



Dúctil Frágil

T e n s ã o σ

Deformação ε

Propriedades Mecânicas - DuctilidadeDuctilidade: Grau de deformação plástica sofrido por um material na sua fratura.

Seus valores são bastante usados para se referenciar metais com muita ou poucacapacidade de deformação plástica.

Fratura Dúctil: Apresentacerto nível de deformaçãoplástica antes da

ocorrência dorompimento do corpo.

Fratura Frágil: Apresentaquase nenhumadeformação plástica antes

da ocorrência dorompimento do corpo.



Propriedades Mecânicas

ResiliênciaResiliência: Grau de capacidade de um

material de absorver energia,enquanto ele é deformadoelasticamente e depois liberado

integralmente da descarga do ensaio.

TenacidadeTenacidade: Tenacidade é a energia

mecânica, ou seja, o impactonecessário para levar um material àruptura. Se um material é tenaz ele

pode sofrer um alto grau dedeformação sem se romper.

T e n s ã o σ

Deformação ε

T e n s ã o σ

Deformação ε

T e n s ã o σ

Deformação ε

T e n s ã o σ

Deformação ε



Propriedades Mecânicas - DurezaDureza: Resistência do material de ser penetrado por um indentador de formato

esferoidal, prismático ou mesmo piramoidal.

Dureza Rockwell: utiliza indentadoresprismáticos e esféricos. Largamenteusada na indústria metal-mecânica,como medida de resistência em

produtos planos e longos.

Rockwell

Rockwell Superficial

Cone deDiamante

Esfera deAço



Propriedades Mecânicas - DurezaDureza Vickers: utiliza indentador

piramoidal de diamante. Bastanteusada em amostras de soldas.

Dureza Brinell: usa indentador esférico

de aço ou carbeto de tungstênio. Usomais restrito a materiais metálicos,como o aço.

T e n s ã o d

e R e s i s t ê n c i a ( M P a )

DurezaBrinell

Aços

Ferro Fundido NodularLatão

T e n s ã o d e

R e s i s t ê n c i a ( M P a )



FadigaFadiga: Fratura ocorrida em materiais submetidos a tensões cíclicas (pontes,

aeronaves, peças de máquinas, etc).

É devida à propagação de micro-trincas apesar de ocorrer em tensões mais baixas queo limite de escoamento do material.

Tempo

T r a ç ã o

T e n s ã o

C o m p r e

s s ã o

Ciclos para a Fratura N

T e n s ã o S



Estudo Dirigido 1/1ª Parte

1. Defina estrutura cristalina. Quais osprincipais tipos predominantes emmetalurgia?

2. O que são defeitos Pontuais? Quais

os seus tipos?

3. O que são defeitos lineares? Quais osseus tipos? Qual a relação desse tipode defeito com a deformação plástica

em metais?

4. Qual a relação entre defeitoscristalinos, movimento dediscordâncias e propriedadesmecânicas?

5. Defina difusão. Quais os tiposexistentes?

6. Defina:

a) Propriedades Mecânicas

b) Resistência Mecânica

c) Ductilidade

d) Resiliência

e) Tenaciadade

f) Dureza

7. O que é fadiga? Como ocorre?

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