Aula 09 - Encruamento 2o2w1e

ENCRUAMENTO

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PROPRIEDADES DOS METAIS DEFORMADOS PLASTICAMENTE A deformação plástica altera a estrutura interna de um metal. Logo, deve-se esperar que essa deformação também modifique as suas propriedades. Medidas de resistividade fornecem evidências dessas mudanças de propriedades. A estrutura distorcida reduz o livre percurso médio dos elétrons e, portanto, aumenta a resistividade.

É conveniente referir-se à quantidade de deformação a frio como um índice de deformação plástica. A deformação a frio é a intensidade de deformação resultante de uma redução na área da seção transversal reta durante a deformação plástica: Onde, A0 e Af são respectivamente as áreas inicial e final.

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DEFORMAÇÃO PLÁSTICA 

Os materiais podem ser solicitados por tensões de compressão, tração ou de cisalhamento.

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Como a maioria dos metais são menos resistentes ao cisalhamento que à tração e compressão e como estes últimos podem ser decompostos em componentes de cisalhamento, pode-se dizer que os metais se deformam pelo cisalhamento plástico ou pelo escorregamento de um plano cristalino em relação ao outro.

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O escorregamento de planos atômicos envolve o movimento de discordâncias.

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DISCORDÂNCIAS E DEFORMAÇÃO PLÁSTICA 

A capacidade de um material se deformar plasticamente está relacionado com a habilidade das discordâncias se movimentarem.

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A formação e movimento das discordâncias têm papel fundamental para o aumento da resistência mecânica em muitos materiais.

A resistência mecânica pode ser aumentada restringindo-se o movimento das discordâncias.

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DENSIDADES DE DISCORDÂNCIAS 

Materiais solidificados lentamente = 103 discord./mm2

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Materiais deformados = 109 a 1010 discord./mm2

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Materiais deformados e tratados termicamente = 105 a 106 discord./mm2

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CARACTERÍSTICAS DAS DISCORDÂNCIAS E AS PROPRIEDADES MECÂNICAS 

Quando os metais são deformados plasticamente cerca de 5% da energia é retida internamente, o restante é dissipado na forma de calor.

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A maior parte desta energia armazenada está relacionada com as tensões associadas às discordâncias.

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A presença de discordâncias promove uma distorção da rede cristalina de modo que certas regiões sofrem tensões compressivas e outras tensões de tração.

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ENCRUAMENTO 

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No endurecimento pela deformação a frio, o movimento de discordâncias ao longo dos planos de escorregamento e a distorção dos planos (resultantes das deformações dos grãos adjacentes) tornam desordenada a estrutura cristalina regular que inicialmente estava presente. Portanto, torna-se mais difícil o escorregamento e a dureza do metal é aumentada.

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O aumento da dureza resultante da deformação plástica é denominado de encruamento.

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Encruamento eleva o limite de escoamento e o de resistência.

Mas, reduz a ductilidade, uma vez que parte da elongação é “consumida” durante a deformação a frio.

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ENCRUAMENTO / ENDURECIMENTO PELA DEFORMAÇÃO À FRIO 

É o fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica (realizado pelo trabalho à frio).

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Esse endurecimento dá-se devido ao aumento de discordâncias e imperfeições promovidas pela deformação, que impedem o escorregamento dos planos atômicos.

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A medida que se aumenta o encruamento maior é a força necessária para produzir uma maior deformação.

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O encruamento pode ser removido por tratamento térmico (recristalização). 8

RECRISTALIZAÇÃO 

Os cristais plasticamente deformados tem mais energia que os cristais não deformados, pois estão cheios de discordâncias e outras imperfeições.

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Havendo oportunidade, os átomos desses cristais se reacomodarão de forma a se ter um arranjo perfeito e não deformado.

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Tal oportunidade ocorre quando os cristais são submetidos a temperaturas elevadas, através de um processo denominado de recozimento (aquecimento acima da temperatura de recristalização para remover o encruamento e aumentar a ductilidade).

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A agitação térmica mais elevada do reticulado (arranjo no espaço dos núcleos atômicos num cristal) em temperaturas altas permite o rearranjo dos átomos em grãos menos deformados. 9

RECRISTALIZAÇÃO 

Como a recristalização forma cristais mais moles, os valores de dureza são excelentes índices de recristalização.

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A temperatura na qual ocorre uma marcante diminuição da dureza é denominada temperatura de recristalização.

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O metal mais deformado é cristalograficamente mais instável que um metal menos deformado e, portanto, amolece em temperaturas mais baixas.

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A temperatura de recristalização também depende do tempo de aquecimento, pois períodos mais longos dão aos átomos maiores oportunidades de se rearranjarem. 10

ENCRUAMENTO E MICROESTRUTURA 

Antes da deformação

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Após a deformação

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PROCESSO DE RECOZIMENTO 

Recuperação: alívio das tensões internas armazenadas durante a deformação - redução do número de discordâncias e rearranjo.

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Recristalização: os grão se tornam novamente equiaxiais e ocorre ainda mais a redução número de discordâncias.

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Crescimento de Grão: após a recristalização, se o material permanecer por mais tempo em temperaturas elevadas o grão continuará à crescer. Quanto maior o tamanho de grão mais mole é o material e menor é sua resistência.

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MECANISMO QUE OCORRE NO AQUECIMENTO DE UM MATERIAL ENCRUADO

Ex: Latão

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DEFORMAÇÃO À QUENTE E À FRIO 

Deformação à Quente: quando a deformação ou trabalho mecânico é realizado acima da temperatura de recristalização do material.

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Deformação à Frio: quando a deformação ou trabalho mecânico é realizado abaixo da temperatura de recristalização do material.

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DEFORMAÇÃO À QUENTE E À FRIO EM OPERAÇÕES INDUSTRIAIS 

A distinção não está somente na temperatura, mas na relação entre temperatura do processo e de recristalização.

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Abaixo da temperatura de recristalização, o metal se torna mais duro e menos dúctil ao ser deformado. Necessita mais energia para a deformação e a probabilidade de aparecerem trincas durante o processamento é maior. Acima da temperatura de recristalização, ocorre o recozimento do metal de forma que ele se torna mole e relativamente dúctil.

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DEFORMAÇÃO À QUENTE VANTAGENS:  Permite o emprego de menor esforço mecânico para a mesma deformação (necessita-se então de máquinas de menor capacidade se comparado com o trabalho a frio).  Promove

o refinamento da estrutura do material, melhorando a tenacidade.

 Deforma

profundamente devido a recristalização.

DESVANTAGENS:  Exige ferramental de boa resistência ao calor, o que implica em custo.  Não

16 permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas.

DEFORMAÇÃO À FRIO 

VANTAGENS: Aumenta a dureza e a resistência dos materiais.



Permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas.



Produz melhor acabamento superficial.

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DESVANTAGENS: Diminuição da ductilidade.

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O trabalho à frio limita a deformação que o metal pode sofrer posteriormente. 17