smm 0342 - introduÇÃo ao ensaio mecÂnico dos … · deformaÇÃo plÁstica dos metais –teoria...
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Apresentação do professor
• Engenharia de Materiais (UFSCar-1988);
• Especialização em Engenharia Nuclear (1988);
• Pós-graduação Lato Senso-UFSCar (1990);
• Mestrado em Engenharia Mecânica: Materiais e Processos, área de
concentração: Metalurgia Física e Mecânica de Fratura (Unicamp-2008);
• Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais: área de concentração:
Metalurgia Física, Transformação de Fases (2012);
• Experiência industrial: 22 anos em indústrias de vários segmentos:
automotiva, equipamentos de óleo & gás, movimentação, mineração,
eólica, siderurgia e hidromecânicos;
• Professor da EEL-USP de 2013 a 2016.
Bibliografia
• Souza, Sérgio Augusto “Ensaios Mecânicos de Materiais
Metálicos” – 5º. Edição
• Garcia, Amaurí; Spim, Jaime Alvares; Santos, Carlos
Alexandre “ Ensaio dos Materiais”
• Canevarolo, Sebastião V. “”Técnicas de Caracterização de
Polímeros” – Editora Artliber
Programa
• Introdução
• Ensaio de tração
• Fratura dos corpos de prova ensaiados à tração
• Efeito da temperatura nas propriedades da tração
• Ensaios relacionados à fratura frágil
• Ensaio de dureza
• Ensaio de dobramento e flexão
• Ensaio de compressão
• Fluência
• Fadiga
• Projeto e Seleção dos Materiais
• Falhas em materiais
Método
Aulas expositivas teóricas e aulas de laboratório
Laboratório: 18 e 25 de outubro.
Avaliação
Provas e relatórios das aulas práticas, sendo NF =
0,7[(P1+P2)/2] +0,3 (MR) > 5,0Sendo NF = nota final; P1 e P2 =
provas e MR = média dos relatórios.
P1: 11 DE OUTUBRO DE 2017
P2: 29 DE NOVEMBRO DE 2017
DIFERENTES MATERIAIS SÃO UTILIZADOS EM UM MESMO
EQUIPAMENTO, CADA UM COM UMA PROPRIEDADE ESPECÍFICA!
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
Alguns reatores químicos e/ou petroquímicos:
Parte interna e externa com diferentes materiais
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
O aerogel foi criado por Steven Kistler, em 1931, como resultado de
uma aposta com Charles Learned, para tentar substituir o líquido
de gelatinas por gás, sem causar encolhimento. Trata-se de Sílica
com 90% a 98% de ar. Processo complexo.
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
PODERIA SER UTILIZADO EM OUTRAS APLICAÇÕES,
COMO ISOLANTE TÉRMICO.
PROBLEMA ERA RESISTÊNCIA MECÂNICA.
SOLUÇÃO: INTRODUÇÃO DE NANOTUBOS DE
CARBONO COM FULERENOS BUCKMINSTER.
DETETOR DE ONDAS GRAVITACIONAIS MARIO SHÖEMBERG
Uma esfera de CuAl(6%), com
de diâmetro, cerca de 1150 mm
ESPECIAIS - GRAFENO
• Descoberta dos Nanotubos de Carbono, 1991
• 1993, foi demonstrada a existência de nanotubos de
única camada
GRAFENO
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
NOVOS MATERIAIS - ligas ferrítico martensíticas endurecidas
por dispersão de óxidos e denominadas ODS EUROFER
para uso estrutural
ARTIGO DO PROF. HUGO SANDIM-EEL
EXPERIMENTO LIGAS “SHAPE MEMORY” Ni-Ti
TRANSFORMAÇÃO MARTENSÍTICA
http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/memory.movies.html
APLICAÇÃO – ASA ADAPTÁVEL
LIGAS “SHAPE MEMORY” Ni-Ti
SUPERELASTICIDADE
http://www.smaterial.com/SMA/sma.html
SUPERELASTICIDADE
AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO 316L- FILTROS DE ÁGUA DO MAR
RESISTÊNCIA À CORROSÃO E RESISTÊNCIA MECÂNICA/IMPACTO EM
BAIXA TEMPERATURA
MARCOMINI,J.B. & DEL REY,V.-TRABALHO
SOBRE EFEITO DA CONFORMAÇÃO A FRIO
NA SENSITIZAÇÃO
REVESTIMENTO
DE CILINDRO
POR SOLDAGEM,
COM LIGA
ESPECIAL.
MATERIAL BASE
AÇO AISI 4340
CILINDRO
“CASTER” PARA
ALUMÍNIO.
MARCOMINI,J.B.
ANÁLISE DE FALHAS
CMADAS COM PROPRIEDADES ESPECIAIS: RESISTÊNCIA AO
DESGASTE EM ALTA TEMPERATURA, ETC.
VÁRIOS ENSAIOS COM CAMADAS SOLDADAS
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
CURVAS DE EQUIPAMENTO
PETROQUÍMICO, FABRICADA COM
AÇO ASTM A 387 GR.11, CL.2-
1,25Cr-0,5Mo.
MARCOMINI, J.B.- ANÁLISE DE
FALHAS
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
Propriedades dos
Materiais
Composição e Processo
de Fabricação
Microestrutura
E
N
G
E
N
H
A
R
I
A
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
POLÍMEROS
ELASTÔMEROS VIDROS
CERÂMICOS
METAIS
COMPÓSITOS
FAMÍLIAS DE MATERIAIS DE ENGENHARIA
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
OS ENSAIOS MECÂNICOS MEDEM AS
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS.
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS: QUAL
A ORIGEM?
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
Louis De Broglie(1923): aplicou
na quantização de Bohr.
Átomo de Bohr (1913)Bohr quantizou os níveis
energéticos (corrigindo
Rutherford-órbitas): só
funcionava para o hidrogênio.
Erwin Schrödinger
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS TÊM SUA ORIGEM NA
LIGAÇÃO ENTRE OS ÁTOMOS
Quanto à energia envolvida na ligação elas podem ser divididas em:
• Fortes : covalente, iônica e metálica;
• Fracas: Van der Waals e pontes de hidrogênio.
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
Tipos de ligação química
• Elementos eletronegativos: facilidade em receber elétrons.• Elementos eletropositivos: facilidade em doar elétrons.
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Ligação covalente: direcional
Diagrama esquemático da ligação covalente entre átomos
de cloro.
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Ligação iônica: rígida-interação eletrostática-
Lei de Coulomb
SÓLIDO COM
LIGAÇÃO
IÔNICA EM
REDE
CRISTALINA
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Ligação metálica: não direcional
Ligações metálicas (nuvem de elétrons) encontradas nos metais.
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Força e energia interatômicas
Força de interação entre dois átomos: curva é a soma das forças de
atração e repulsão.
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Energia interatômica:Variação da energia potencial
resultante da interação entre átomos ou íons.
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
Ponto de fusão: Quanto mais profundo o poço, maiores as
temperaturas de fusão, ebulição e sublimação.
Quanto mais profundo e
assimétrico o poço energético,
ligações mais fortes e menor
coeficiente de expansão
térmica
Tochas de plasma: materiais com alta temperatura de
fusão, baixo coeficiente de expansão térmica e
resistência mecânica a quente! Materiais que apresentam
o poço de energia de ligação profundo e assimétrico.
A figura mostra um reator de gaseificação que transforma
resíduos sólidos em biogás: nitrogênio, metano e gás
carbônico. Temperatura de operação: 1800ºC a 2.800ºC.
Prof. Dr. José Benedito Marcomini(Callister)
Seleção de vários
materiais: resistência
mecânica,
temperatura de fusão,
coeficiente de
expansão térmica e
isolação em
diferentes
temperaturas!
Vários materiais: Space shuttle!
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
Propriedades mecânicas: módulo de Elasticidade
O módulo de elasticidade é
proporcional à derivada da
curva em r=r0: quanto
maior a inclinação da
curva, ligações mais fortes,
maior módulo de
elasticidade. Material a tem
maior módulo que material
b!
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Material Ligação Propriedades
Cerâmicos:
Constituintes :óxidos,
silicatos e nitretos.
Iônica ou covalente ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA
• ALTA FRAGILIDADE
• BOM ISOLANTE TÉRMICO E
ELÉTRICO
• ALTA TEMPERATURA DE FUSÃO
• ALTA DUREZA
Metálicos:
Constituintes:
elementos metálicos e
não metálicos.
Metálica • MÉDIA - ALTA RESISTÊNCIA
MECÂNICA
• ALTA DUCTILIDADE
• BOM CONDUTOR TÉRMICO E
ELÉTRICO
• BAIXA - ALTA TEMPERATURA DE
FUSÃO
• BAIXA - ALTA DUREZA
Poliméricos:
Constituintes: cadeias
moleculares orgânicas.
Covalente e ligações
fracas.
• BOM ISOLANTE TÉRMICO E
ELÉTRICO
• ALTA DUCTILIDADE
• BAIXA RESISTÊNCIA MECÂNICA
• BAIXA DUREZA
• BAIXA ESTABILIDADE TÉRMICA
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
OS ÁTOMOS, LIGADOS, ORGANIZAM-SE EM
ESTRUTURAS: SÓLIDOS AMORFOS OU
CRISTALINOS.
AS PROPRIEDADES TÊM ORIGEM NA
COMBINAÇÃO DA LIGAÇÃO QUÍMICA COM A
ESTRUTURA DOS MATERIAIS!!!
a
a
a
a
a
a
a
a
a
CÚBICO
b a
c
b a
c
MONOCLÍNICO
a
a
c
a
a
c
TETRAGONAL
b
a
c
b
a
c
b b
a
c
b
a
c
ORTORRÔMBICO
a
c
a a a b
c
a
a a
HEXAGONAL ROMBOÉDRICO TRICLÍNICO
REDES DE
BRAVAIS
Ligação iônica: rígida-interação eletrostática-
Lei de Coulomb
SÓLIDO COM
LIGAÇÃO
IÔNICA EM
REDE
CRISTALINA
Elemento SímboloNúmero
Atômico
Massa
Atômica
(g/mol)
Densidade
à 20 oC
(g/m3 )
Estrutura
Cristalina à
20 oC
Raio
Atômico
(nm)
Alumínio Al 13 26,98 2,70 CFC 0,143
Chumbo Pb 82 207,20 11,36 CFC 0,175
Cobalto Co 27 58,93 8,83 CCC 0,125
Cobre Cu 29 63,54 8,93 CFC 0,128
Cromo Cr 24 51,99 7,19 CCC 0,125
Enxofre S 16 32,06 2,07 Ortorrômbica 0,104
Ferro Fe 26 55,85 7,87 CCC 0,124
Magnésio Mg 12 24,30 1,74 HC 0,160
Manganês Mn 25 54,94 7,47 Cúbica 0,112
Mercúrio Hg 80 200,59 13,55 Romboédrica 0,155
Molibdênio Mo 42 95,94 10,22 CCC 0,136
Nióbio Nb 41 92,90 8,57 CCC 0,143
Níquel Ni 28 58,69 8,90 CFC 0,124
Platina Pt 78 195,09 21,45 CFC 0,139
Titânio Ti 22 47,88 4,51 HC 0,148
Tungstênio W 74 183,85 19,25 CCC 0,137
Urânio U 92 238,03 19,05 Ortorrômbica 0,138
Vanádio Va 23 50,94 6,10 CCC 0,132
Zinco Zn 30 65,38 7,13 HC 0,133
Zircônio Zr 40 91,22 6,51 HC 0,159
Estrutura cristalina e propriedades de alguns elementos.
(1,1,1)
(0,1,1) (0,0,1)
(1,1,0) (1,0,0)
(0,0,0) (0,1,0)
(1,0,1)
y
x
z
..
y
x
z
a
b
c
xyzv
Uma direção em uma célula unitária é determinada a
partir de um vetor que parte da origem e atinge a
posição definida pelas coordenadas consideradas.
y
x
z
[100]
[111]
[110]
[0 1 1]
1 2
3
4
Direções em uma célula unitária cúbica. Planos cristalográficos em estruturas cúbicas.
.
A existência de propriedades dependentes da orientação cristalográfica
resulta na necessidade de se determinar direções e planos em um cristal.
Posições atômicas em uma
célula unitária da estrutura C.S
Prof. Dr. José Benedito Marcomini
Figura 1) Formação de um material policristalino:
(a) Presença de embriões;
(b) Embriões transformam-se em núcleos;
(c) Crescimento dos núcleos;
(d) Núcleos dão origem aos grãos cristalinos;
(e) Encontro dos grãos cristalinos com seus vizinhos e
(f) Contornos dos grãos cristalinos.
ALGUNS MATERIAIS NÃO SÃO POLICRISTALINOS: MONOCRISTAIS-
PROCESSO CZOCHRALSKI
PROPRIEDADES ELETRÔNICAS
IMPERFEIÇÕES EM SÓLIDOS CRISTALINOS
AUSÊNCIA OU PRESENÇA DE ÁTOMOS
(a) Vacância, (b) Átomo intersticial, (c) Pequeno átomo substitucional, (d) Grande átomo substitucional, (e) Defeito Frenkel, (f) Defeito Schottky. Todos estes defeitos destroem localmente o arranjo cristalino perfeito dos átomos vizinhos.
i) DEFEITOS PUNTUAIS
Movimento de um
cátion numa posição
normal para um
interstício
Lacuna de cátion e
lacuna de ânion
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS
PENSAMENTO NATURAL: DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM
MONOCRISTAIS PERFEITOS OCORRE POR DESLIZAMENTO DE
PLANOS ATÔMICOS E NOS PLANOS MAIS COMPACTOS.
(FONTE: CALLISTER)
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
ATÉ A DÉCADA DE 1930 –DISCREPÂNCIA ENTRE VALOR TEÓRICO E
EXPERIMENTAL PARA O LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DE
CRISTAIS PERFEITOS. EX: MAGNÉSIO - TEÓRICO : 6894MPa –
EXPERIMENTAL: 0,6894MPa.
EXPLICAÇÃO VEIO COM A TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS. O CRÉDITO
POR ESTA TEORIA É DADO A TRÊS CIENTISTAS QUE PUBLICARAM
QUASE AO MESMO TEMPO E “INDEPENDENTEMENTE”: EGON OROWAN,
G. I. TAYLOR E MICHAÉL POLANIY.
DEFEITOS DE LINHA
MUITAS IDÉIAS SOBRE A TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS APARECERAM
JÁ NA TESE DE DOUTORADO DE OROWAN EM 1929.
OROWAN NÃO INVENTOU O CONCEITO DE DISCORDÂNCIAS E DÁ
CRÉDITO À POLANYI POR TER RECONHECIDO A CONTRIBUIÇÃO DELAS
PARA A PLASTICIDADE JÁ HÁ ALGUM TEMPO.
POLANYI RECONHECE OUTROS CIENTISTAS QUE TAMBÉM PENSARAM
NESTE CONCEITO: PRANDTL E DEHLINGER.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
TAYLOR RECONHECEU QUE A GEOMETRIA DAS DISCORDÂNCIAS BEM
COMO SEU CAMPO DE TENSÕES HAVIAM SIDO EXTENSAMENTE
ESTUDADOS POR VÁRIOS MATEMÁTICOS . EM SUA TEORIA DO
ENCRUAMENTO UTILIZOU SOLUÇÕES MATEMÁTICAS PARA TENSÕES
EM DISCORDÂNCIA EM CUNHA, ENCONTRADAS NO LIVRO DE LOVE.
ENTÃO INCIDENTALMENTE INTRODUZIU A PALAVRA “DISLOCATION”
ENQUANTO POLANYI INTRODUZIU A PALAVRA ALEMÃ:
“VERSETZUNGEN”.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
SEGUNDO OROWAN, O FATO QUE O LEVOU INEVITAVELMENTE A
UTILIZAR O CONCEITO DE DISCORDÂNCIAS FOI A QUEDA DE UM
MONOCRISTAL DE ZINCO QUE DEMONSTROU UMA DEFORMAÇÃO
IRREGULAR, AO ANALISAR DE DIVERSAS MANEIRAS ESTE CRISTAL, O
CONCEITO DE “DISLOCATIONS” VEIO À TONA.
A COMPROVAÇÃO DA TEORIA SÓ OCORREU EM 1950 COM O EVENTO
DOS MICROSCÓPIOS ELETRÔNICOS. AS LINHAS DE DISCORDÂNCIA
TAMBÉM EXPLICAM A DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DE CERÂMICAS
CRISTALINAS.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
OROWAN CONVERSOU COM POLANYI, QUE SUGERIU QUE ELE
PUBLICASSE O ARTIGO SOZINHO PORÉM, DEPOIS DE CONVERSAREM,
FICOU DECIDIDO QUE AMBOS ESCREVERIAM ARTIGOS PARA QUE
FOSSEM PUBLICADOS JUNTOS.
TAYLOR SUBMETEU SEU ARTIGO ANTES PARA A ROYAL
SOCIETY(INGLATERRA) PORÉM, OS ARTIGOS DE OROWAN E O DE
POLANYI FORAM PUBLICADOS PRIMEIRO, NA SEITZ PHYSIK
(ALEMANHA).
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
EM 1946 OCORREU UMA CONFERENCIA SOBRE DISCORDÂNCIAS EM
MANCHESTER E DORIS WILSDORF RELATA QUE OS ALEMÃES FICARAM
DESLUMBRADOS COM A DISCORDÂNCIA EM HÉLICE, CUJA IDEIA FOI
DESENVOVIDA POR J.M. BURGUER (1939) E ELES NÃO CONHECIAM.
OROWAN E POLANYI TIVERAM QUE FUGIR DA ALEMANHA, PRIMEIRO
PARA INGLATERRA, DEPOIS EUA: OROWAN ERA ESLOVACO E
PROVAVELMENTE TINHA UMA VÓ JUDIA. POLANYI ERA DE UMA FAMÍLIA
BURGUESA JUDIA DE BUDAPESTE.
(FONTE: PROF.DR. HÉLIO GOLDENSTEIN –EPUSP)
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
DORIS VEIO P/ EUA DEPOIS DA GUERRA, FICOU NA UNIVERSITY OF
VIRGINIA.
O OROWAN VEIO P/ MIT, CONTINUOU CONTRIBUINDO COM A TEORIA
DAS DISCORDÂNCIAS E JUNTAMENTE COM IRWIN EM 1957 MODIFICOU
A EQUAÇÃO DE GRIFFITH E SE TORNOU UM DOS PAIS DA MECÂNICA DA
FRATURA.
O POLANYI, DEPOIS DA GUERRA, LARGOU A FÍSICA DOS METAIS E
VOLTOU SEUS ESTUDOS PARA A ÁREA DE CIÊNCIAS SOCIAIS E
EDUCAÇÃO.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS – TEORIA DAS DISCORDÂNCIAS
HISTÓRICO
MOVIMENTAÇÃO DAS DISCORDÂNCIA
É APLICADA UMA TENSÃO DE CISALHAMENTO, FORÇANDO
A PARTE SUPERIOR DOS PLANOS A, B, C E D. SE A TENSÃO
FOR SUFICIENTE, AS LIGAÇÕES DA PARTE INFERIOR DO
PLANO B SÃO ROMPIDAS E O PLANO A SELIGA À ESTA
PARTE. ISSO OCORRE SUCESSIVAMENTE ATÉ QUE O SEMI-
PLANO AFLORA NA SUPERFÍCIE COM A LARGURA DE UMA
DISTÂNCIA ATÔMICA.
MOVIMENTAÇÃO DAS DISCORDÂNCIA
MOVIMENTAÇÃO DE LINHAS DE DISCORDÂNCIAS É ANÁLOGO AO DE
UMA LAGARTA.
AS LINHAS DE DISCORDÂNCIAS APARECEM JÁ APÓS A
SOLIDIFICAÇÃO.
DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS:. METAIS DEFORMADOS A FRIO: 1010
mm-2 . RECOZIDO: 105 – 106 mm-2 . CERÂMICOS:102 – 104 mm-2 .
MONOCRISTAIS Si – CIRCUITOS INTEGRADOS: 0,1 A 1 mm-2 .
A TEORIA DAS
DISCORDÂNCIAS
EXPLICA OS
FENÔMENOS DE
DEFORMAÇÃO
PLÁSTICA EM
CERÂMICAS
CRISTALINAS E VÍTREAS
(fonte: CHAWLA & MEYERS –
MECHANICAL BEHAVIOR OF
MATERIAIS)
DISCORDÂNCIAS
A DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS INFLUENCIAM AS
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS E ALGUMAS
DE SUAS CARACTERÍSTICAS SÃO IMPORTANTES, COMO O
CAMPO DE TENSÕES AO REDOR DAS MESMAS.
QUANDO UM METAL É DEFORMADO PLASTICAMENTE, 5%
É RETIDO EM FORMA DE ENERGIA DE DEFORMAÇÃO
(DISCORDÂNCIAS) E O RESTANTE É DISSIPADO EM
FORMA DE CALOR.
DISCORDÂNCIAS PROVOCAM UMA DISTORÇÃO NA REDE
CRISTALINA E CONSEQUENTEMENTE: CAMPO DE
TENSÕES.
AS DISCORDÂNCIAS
INTERAGEM ENTRE SI.
DUAS LINHAS DE
DISCORDÂNCIA NO
MESMO PLANO DE
ESCORREGAMENTO
COM OS CAMPOS DO
MESMO LADO SE
REPELEM (a) E COM
CAMPOS OPOSTOS SE
ANULAM (b): DOIS SEMI-
PLANOS FORMAM UM
PLANO.
DISCORDÂNCIAS
DURANTE A DEFORMAÇÃO, AS DISCORDÂNCIAS
INTERAGEM ENTRE SI E SE MULTIPLICAM. OCORRE
TAMBÉM A INTERAÇÃO COM CONTORNOS DE GRÃO,
PARTÍCULAS DE SEGUNDA FASE, DEFEITOS , ENTALHES
RISCOS. CONCENTRADORES DE TENSÕES SÃO SITIOS
PARA FORMAÇÃO DE DISCORDÂNCIAS DURANTE A
DEFORMAÇÃO.
DISCORDÂNCIAS
AS DISCORDÂNCIAS DESLOCAM-SE COM MAIS
FACILIDADE EM PLANOS E DIREÇOES ESPECÍFICAS. ESTE
CONJUNTO DE PLANO E DIREÇÃO DE DESLIZAMENTO É
CHAMADO DE SISTEMA DE DESLIZAMENTO OU SISTEMA
DE ESCORREGAMENTO (DISTORÇÃO ATÔMICA DA
DISCORDÂNCIA É MÍNIMA).
NORMALMENTE, ESSE PLANOS SÃO O MAIS COMPACTOS
(MAIOR DENSIDADE PLANAR) DA ESTRUTURA
CRISTALINA E A DIREÇÃO É AQUELA QUE APRESENTA
MAIOR DENSIDADE LINEAR.
SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO
SISTEMAS DE ESCORREGAMENTO
ESTRUTURA CFC – SISTEMA DE DESLIZAMENTO: 111
<110>. QUATRO PLANOS 111 E 3 DIREÇOES <110> - 12
SISTEMAS DE DESLIZAMENTO.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM MONOCRISTAIS
TENSÃO CILHANTE CRÍTICA DECOMPOSTA – LEI DE
SHIMIDT(FONTE:
ASKELAND)
A TENSÃO DE TRAÇÃO PODE SER DECOMPOSTA EM
COMPONENTES QUE DEPENDEM DA ORIENTAÇÃO DO
PLANO E DA DIREÇÃO DE ESCORREGAMENTO.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA EM MONOCRISTAIS
TENSÃO CILHANTE CRÍTICA DECOMPOSTA – LEI DE
SHIMIDT
EXISTE UM SISTEMA DE ESCORREGAMENTO MAIS FAVORÁVEL QUE
APRESENTA A TENSÃO CISALHANTE RESOLVIDA MÁXIMA:
PARA QUE O ESCOAMENTO TENHA INÍCIO A TENSÃO CISALHANTE
RESOLVIDA TEM QUE ATINGIR UM VALOR CRÍTICO:
O “LIMITE DE ESCOAMENTO” DE UM MONOCRISTAL É DADO POR:
A CONDIÇÃO MÍNIMA PARA QUE OCORRA O ESCOAMENTO :
ENTÃO, O LIMITE DE ESCOAMENTO, NESTAS CONDIÇÕES:
ESCOAMENTO EM MONOCRISTAIS
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS
(As fotografi as do monocristal de zinco foram cedidas pelo Prof. Earl Parker da University of California em Berkeley.)
Monocristal de zinco deformado plasticamente, mostrando bandas de
escorregamento: (a) vista frontal do cristal, (b) vista lateral do cristal, (c) vista
lateral esquemática, indicando os planos basais de escorregamento no cristal
HC e (d ) indicação
dos planos basais de escorregamento na célula unitária HC.
(FONTE: SMITH)
LINHAS DE ESCORREGAMENTO EM AMOSTRA DE
COBRE POLICRISTALINO, POLIDA E DEFORMADA.
AO MENOS DOIS SISTEMAS DE
ESCORREGAMENTO QUE SE CRUZAM, PODEM
SER OBSERVADOS.
LINHAS DE ESCORREGAMENTO QUE
SE CRUZAM.
DIFERENTES ORIENTAÇÕES EM
CADA GRÃO. ATAQUE NITAL3%.
OLHANDO AO MICROSCÓPIO ÓPTICO COMUM: AUMENTO 200X-
GRÃOS EQUIAXIAIS ANTES DA DEFORMAÇÃO(a) E ALONGADOS
APÓS A DEFORMAÇÃO (b) DE UM METAL POLICRISTALINO.
Site da AluMATTER
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS POLICRISTALINOS
•O ESCORREGAMENTO OCORRE INDIVIDUALMENTE EM CADA GRÃO;
•DIREÇÃO DE ESCORREGAMENTO VARIA PARA CADA GRÃO;
•PARA CADA GRÃO, A LINHA DE DISCORDÂNCIA DESLIZARÁ NO SISTEMA
DE ESCORREGAMENTO MAIS FAVORÁVEL;
•OS GRÃOS SE DEFORMAM COM O FATOR LIMITANTE DAS FRONTEIRAS
COM OUTROS GRÃOS;
•NORMALMENTE, OS CONTORNOS DE GRÃO PERMANECEM ÍNTEGROS;
•O LIMITE DE ESCOAMENTO É MAIOR QUE PARA OS MONOCRISTAIS:
RESTRIÇÕES GEOMÉTRICAS E INTERAÇÃO DAS LINHAS DE
DISCORDÂNCIAS COM OS CG.
Ao = cross sectional
area (when unloaded)
FF
• Cabo em tração simples
M
M Ao
2R
FsAc
• Eixo solicitado em torção puraEXEMPLO: DISPOSITIVO DE
TELEFÉRICO
(Fonte:Callister)
RESISTÊNCIA MECÂNICA
CASO REAL:
• TRAÇÃO;
• CORROSÃO;
• FRAGILIZAÇÃO(T↓);
• VIBRAÇÃO;
• FADIGA.