O que acontece com a resistência a fluência, limite de resistência a tração e tenacidade do material quando se faz um refino de grão?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pergunta o que rola com três propriedades mecânicas de um material quando a gente faz refino de grão:
  1. resistência à fluência (σ₀, ou yield strength)
  2. limite de resistência à tração (σᵤ, ultimate tensile strength)
  3. tenacidade (energia absorvida antes de fraturar)
Isso cai em Ciência dos Materiais, mais especificamente nas propriedades mecânicas e na relação de Hall–Petch. Para resolver, só precisamos entender como o tamanho de grão afeta movimento de discordâncias e propagação de trinca.

Passo 2

Teoria principal: a relação de Hall–Petch. Ela diz que, quanto menor o tamanho médio do grão (d), maior é a força necessária pra mover discordâncias. A fórmula básica é:
sigmay = sigma0 + k,d^-1/2
onde
  • σ_y é a resistência à fluência,
  • σ₀ é uma constante de atrito interno,
  • k é uma constante de reforço de grão,
  • d é o diâmetro médio do grão.
Em linguagem de amigo: mais grão pequenininho = mais barreiras pras discordâncias passarem = material mais duro e resistente.

Passo 3

Resistência à fluência (σ_y)
Pelo Hall–Petch, quando d diminui, o termo aumenta. Logo:
• σ_y aumenta
Isso significa que o material só começa a escoar (deformar plasticamente) sob cargas maiores.

Passo 4

Limite de resistência à tração (σ_u)
Embora o Hall–Petch seja formulado para o escoamento, a lógica estende pro limite último: mais grão = mais barreira também durante o carregamento até o pico. Então:
• σ_u também aumenta
Na prática, aumenta a carga máxima que o material aguenta antes de começar a necking.

Passo 5

Tenacidade
Tenacidade é a área total sob a curva de tensão-deformação, ou energia necessária pra fraturar. Grãos menores:
• dificultam a nucleação e o crescimento de trincas
• promovem deformação mais homogênea
Isso faz com que o material absorva mais energia antes de quebrar. Portanto:
• tenacidade aumenta

Resposta

Quando se faz refino de grão:
– resistência à fluência (σ_y) aumenta
– limite de resistência à tração (σ_u) aumenta
– tenacidade aumenta

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