6.22 FCC metals are often recommended for use at low temperatures, particularly when any sudden loading of the part is expected. Explain.
Passo 1
O enunciado pergunta por que metais de estrutura cúbica de face centrada (FCC) são recomendados para aplicações a baixas temperaturas quando há carregamento súbito. O conteúdo envolvido é a relação entre estrutura cristalina, sistemas de escorregamento e o comportamento dúctil-frágil em função da temperatura. Vamos usar conceitos de número de sistemas de escorregamento ativos e da transição dúctil-frágil para explicar.
Passo 2
Metais FCC possuem doze sistemas de escorregamento do tipo
. Esses planos densamente empacotados e direções de escorregamento permitem que as discordâncias se movimentem com facilidade mesmo a baixas temperaturas, mantendo o metal dúctil.
Em contraste, metais BCC dependem de planos menos compactos e têm maior sensibilidade térmica do esforço de escorregamento crítico. Isso faz com que seu esforço crítico de cisalhamento aumente muito ao baixar a temperatura, limitando o movimento de discordâncias e levando ao comportamento frágil.
Em contraste, metais BCC dependem de planos menos compactos e têm maior sensibilidade térmica do esforço de escorregamento crítico. Isso faz com que seu esforço crítico de cisalhamento aumente muito ao baixar a temperatura, limitando o movimento de discordâncias e levando ao comportamento frágil.
Passo 3
O resultado é que metais BCC apresentam uma transição dúctil-frágil a certa temperatura crítica, abaixo da qual eles fraturam sem grandes deformações plásticas. Já metais FCC não exibem essa transição em temperaturas usuais de projeto, pois mantêm vários sistemas de escorregamento operacionais.
Passo 4
Sob carregamentos súbitos (impactos), é essencial que o material absorva energia plástica em vez de fraturar violentamente. Como FCC retém alta ductilidade e tenacidade a baixas temperaturas, ele resiste melhor a fraturas por impacto do que BCC.
Resposta
Metais FCC são recomendados porque mantêm numerosos sistemas de escorregamento ativos e baixo esforço crítico de cisalhamento a baixas temperaturas, evitando a transição dúctil-frágil e proporcionando alta tenacidade sob carregamento súbito.