Mecânica II

CONCEITO DA REGIÃO DE DESLIZAMENTO DE DISCORDÂNCIAS E DE ENCRUAMENTO UNIFORME

Dayane Antunes Coimbra

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Ensaios dos Materiais - Franco Jeffeds dos Santos Silva

1. Introdução

Em uma escala microscópica a deformação plástica é o resultado do movimento dos átomos devido à tensão aplicada. Durante este processo ligações são quebradas e outras refeitas. Nos sólidos cristalinos a deformação plástica geralmente envolve o escorregamento de planos atômicos, o movimento de discordâncias. 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.

O encruamento é um fenômeno modificativo da estrutura dos metais, em que a deformação plástica realizada abaixo da temperatura de recristalização causará o endurecimento e aumento de resistência do metal. Ocorre basicamente porque os metais se deformam plasticamente por movimento de discordâncias e estas interagem diretamente entre si ou com outras imperfeições. Quanto maior for o coeficiente de encruamento maior será a capacidade do material se deformar, em tração, sem que ocorra a estricção. Assim, o coeficiente de encruamento é uma medida da ductilidade do material importante a considerar, principalmente quando se realiza uma operação com forte componente de estiramento.

2. Região de deslizamento de discordâncias

Discordâncias em cunha movem-se devido à aplicação de uma tensão de cisalhamento perpendicular à linha de discordância.

O movimento das discordâncias pode parar na superfície do material, no contorno de grão ou num precipitado ou outro defeito.

A deformação plástica corresponde à deformação permanente que resulta principalmente do movimento de discordâncias (em cunha ou em hélice).

Figura1: movimento de discordâncias

Figura 2: movimento de discordância em cunha ou em hélice.

Durante a deformação plástica o número de discordâncias aumenta drasticamente, as discordâncias movem-se mais facilmente nos planos de maior densidade atômicos chamados planos de deslizamento. Neste caso, a energia necessária para mover uma discordância é mínima, sendo assim, o número de planos nos quais pode ocorrer o escorregamento depende da estrutura cristalina.

Deslizamento de monocristais

A aplicação de tração ou compressão uniaxial trará componentes de cisalhamento em planos e direções que não sejam paralelos ou normais ao eixo de aplicação da tensão. Isto explica a relação entre as curvas e a resposta mecânica de discordâncias, que só se movem sob a aplicação de tensões cisalhantes. Para estabelecer numericamente a relação entre tração (ou compressão) e tensão cisalhante, deve-se projetar a tração (ou compressão) no plano e direção de deslizamento.

As discordâncias não se movem como a mesma facilidade em todos os planos e direções cristalinas. Existem planos e direções preferenciais de movimentação, nos quais as distorções provocadas pelo movimento das discordâncias serão mínimas, numa maneira conservativa de movimento. Tais planos e direções são conhecidas como planos e direções de escorregamento e caracterizados pela máxima densidade atômica planar e linear, respectivamente. A combinação de planos e direções de deslizamento formam sistemas de deslizamento.

Figura 3: sistemas de deslizamento em CFC. Plano [111] e direção (110)

3. Região de encruamento uniforme

O encruamento de um metal pode ser definido como sendo o seu endurecimento por deformação plástica. O fenômeno de encruamento ocorre na região de plasticidade uniforme e corresponde ao endurecimento, ou seja, aumento da resistência ocasionado pela própria deformação introduzida no corpo de prova. Este fenômeno pode ser em geral bem representado pela equação: σ = K ε n.

onde K = coeficiente de resistência e n = expoente de encruamento, com o valor de, 0 < n < 1. Observa-se que a relação acima é uma relação entre tensão e deformação reais. O expoente de encruamento assume valores