Qual o efeito da precipitação de carbonetos nas propriedades mecânicas do aço? Para uma mesma fração de carbonetos precipitada, é mais interessante termos partículas maiores (grosseiras) ou menores (finas) de carboneto? Explique.
Passo 1
O enunciado pergunta sobre o efeito da precipitação de carbonetos nas propriedades mecânicas do aço e, mantendo constante a fração volumétrica
de carbonetos, se é mais vantajoso ter partículas de carbeto maiores (raio
alto) ou menores (raio
baixo). O conteúdo aqui é a solid-solution hardening por precipitação e o mecanismo de reforço tipo Orowan, que relaciona tamanho, espaçamento de partículas e aumento de tensão de escoamento.
Passo 2
Quando carbonetos precipitam no aço eles atuam como obstáculos ao movimento de discordâncias. Isso provoca:
. Aumento da resistência à tração e do limite de escoamento (maior dureza).
. Redução da ductilidade e da tenacidade, pois menos discordâncias conseguem atravessar a matriz.
Esse reforço por precipitação pode ser tratado pelo modelo de Orowan, em que a tensão de escoamento adicional é inversamente proporcional ao espaçamento
entre partículas:
Esse reforço por precipitação pode ser tratado pelo modelo de Orowan, em que a tensão de escoamento adicional
sendo
módulo de cisalhamento e
o vetor de Burgers.
Passo 3
Para uma fração volumétrica fixa
de precipitados temos
onde
é a densidade numérica de partículas e
o raio médio. Logo,
Substituindo em Orowan vemos que
Ou seja, quanto menores as partículas (menor
), menor é o espaçamento
e maior o aumento de tensão de escoamento.
Resposta
Para uma mesma fração de carbonetos precipitada, é muito mais interessante ter partículas finas (menores), pois elas reduzem o espaçamento entre obstáculos e proporcionam um reforço por precipitação (aumento de limite de escoamento e dureza) muito maior do que partículas grosseiras.