Mecanismos de deformação plástica PMT 2200, Esquemas de Materiais

Baixe Mecanismos de deformação plástica PMT 2200 e outras Esquemas em PDF para Materiais, somente na Docsity!

Mecanismos de deformação plásticaPMT 2200 - Ciência dos Materiais Prof. Hélio GoldensteinProf. Cláudio Geraldo SchönProf. Eduardo Monlevade

Por que estudar deformação plástica?
Projeto Mecânico– Elementos de construção de máquinas
Projeto de estruturas– Resistência^ dos

materiais^

(vocês^ vão

ter^ umas

quatro

disciplinas disso)

A DEFORMAÇÃO É IMPORTANTE EM
Conformação de peças– Como transformar um lingote de aço em uma peça adequada para serusada em um carro?– E o escoamento descontínuo?
Uso inadequado ou solicitações inesperadas– O carro é feito para que cada vez mais energia seja dissipada duranteum acidente
Desgaste– Regiões que sofrem desgaste apresentam grande deformação plásticas– Ou você acha que as freadas de trens não afetam a roda nem o trilho?

O Comportamento Dúctil em Metais
Quando^ submetidos^

a^ tensões^ maiores

do^ que^ o^ limite

de^ escoamento

os

materiais dúcteis se deformam e, após um tanto de carga, fraturam.
O mecanismo de deformação na maioria dos materiais envolve o cisalhamentode algumas porções do material com relação as outras. Nos materiais cristalinosisso se dá ao longo

de determinados planos atômicos (geralmente o

mais

compacto).
Os cálculos teóricos para se determinar a tensão necessária para cisalhar umcristal^ pelo^ escorregamento

simultâneo^ de

todos^ os^ átomos

de^ um^ plano

compacto fornecem valores de tensão entre 20 e 100 GPa; estas tensões sãovárias ordens de grandeza maiores que as observadas experimentalmente.
A busca de uma explicação para esse aparente paradoxo levou à proposiçãodas discordâncias no início do século XX.

Relembrando: Discordâncias

(a) discordância emcunha: a linha dediscordância move-sena direção paralela datensão aplicada.(b) discordância emhélice: a linha dediscordância move-sena direçãoperpendicular à tensãoaplicada

Características das Discordâncias

^ Uma discordância pode ser descritapelo vetor de Burgers e pela direçãoda sua linha.

O vetor de Burgers éobtido através do circuito de Burgers(linha escura na figura).
^ O vetor de Burgers dá a magnitude ea direção da deformação resultanteda passagem da discordância.
^ Um^ cristal

contendo^

uma discordância tem energia maior queum cristal perfeito.

b

Sistemas de Escorregamento

^ Discordâncias não se movem, mas “escorregam”, em planos

e^ direções bem

definidos. A combinação de um plano e uma direção de escorregamento échamado de^ sistema de escorregamento

^ A figura abaixo mostra o sistema de escorregamento (111) <110> em umcristal CFC.^

Em cada plano {111} existem três direções possíveis <110> deescorregamento^ (b).^ Os^

cristais^ cúbicos

apresentam^

muitos^ sistemas

de

escorregamento.

Outros, como os hexagonais, apresentam menos opções.

Equações fundamentais Qn −= Kv exp σ  1 Tk ^ B

Velocidade média das discordâncias K >0 e^ n^ > 1 são constantes,^1

σ^ é a tensão

aplicada e^ Q^ é a barreira de ativação do processo. r Equação de Orowan: relaciona a taxa de deformação à &^ vb ρε = densidade de discordâncias, ao seu vetor de Burgers e à suavelocidade média.^ ρασσ Gb += 0

Equação de Taylor: relaciona a tensão aplicada à densidade de discordâncias (

σé o atrito intrínseco do^0

reticulado,^ α^ é uma constante e

G^ é o módulo da cisalhamento.

Deslizamento com desvio (“cross slip”)
Em algumas^ circunstâncias

discordâncias

imobilizadas

por

barreiras (como a de Lomer-Cottrell) ou precipitados podem selibertar destes obstáculos mudando de plano de escorregamento.Este^ fenômeno

é^ denominado

deslizamento

com^ desvio

(em

inglês, “cross slip”).Exemplo:A discordância

em um cristal CFC pode escorregar

tanto no plano

, quanto no plano

Apenas discordâncias em hélice podem realizar deslizamento comdesvio pois o vetor de Burgers precisa ser paralelo à linha dadiscordância.

r a^0 ]^101 [ b^ =^2 ) 111 (

Deslizamento com desvio

Lei de Schmid

A discordância irá deslizar caso

τ^ >^ τ(CRSS = “Critical resolvedCRSS^

shear stress” ou tensão de cisalhamento projetada crítica), sendo estaúltima uma propriedade do sistema de escorregamento. Nota: A Lei de Schmid é observada em diversos sistemas, notadamente metais HCP e CFC, porém desvios podem serobservados, por exemplo:•Quando mais de um sistema de escorregamento é ativado logo no início da deformação plástica.•Quando maclação mecânica é ativada logo no início da deformação plástica•Em alguns metais CCC devido a particularidades da estrutura das discordâncias.

Encruamento

^ À medida em que o materialé deformado plasticamente,ocorre^ um

endurecimentogradual (encruamento)

^ Se^ a^ deformação

plástica

ocorre^ por^

movimentação

de^ discordâncias,

como^ se

dá o endurecimento?– As^ discordâncias

têm

cada^ vez

mais

dificuldade^

de^ se

movimentar!

LRT )^. E LE^ εσ^. P LP TENSÃO (

εu 0,2%^

εT DEFORMAÇÃO (ε)

Discordâncias Parciais

^ Discordâncias podem dissociar-se em parciais;
^ Para isso é necessário que a dissociação seja:– Algebricamente possível– Energeticamente favorável
^ Se uma discordância parcial sofrem escorregamento com desvio, outrasdiscordâncias no mesmo plano terão seu caminho bloqueado.

Discordâncias Parciais