1. Energia de Falha de Empilhamento (EFE) e sua influência no encruamento. Pesquise como a EFE afeta taxa de encruamento, maclação e recuperação dinâmica em metais CFC e CCC. Compare ligas alta EFE e com baixa EFE, dando valores de EFE encontrados na literatura. Referencie.

Passo 1

O enunciado pede para investigarmos como a energia de falha de empilhamento (EFE) influencia três aspectos do comportamento plástico em metais de estrutura cristalina cúbica de face centrada (CFC) e cúbica de corpo centrado (CCC): a taxa de encruamento, a maclação (twinning) e a recuperação dinâmica. Vamos precisar de valores típicos de EFE para ligas CFC e CCC (em mJ/m ^2) retirados da literatura e relacioná-los ao mecanismo dominante de deformação e à dinâmica de recuperação que controla o encruamento.

Passo 2

Em metais CFC, a EFE dita o espaçamento entre parcimonhas empilhadas. Quando a EFE é baixa, as parcimonhas ficam mais espaçadas, favorecendo maclação e inibindo o cross-slip de discordâncias. Assim:
• Para EFE baixa (tipicamente \gamma < 20 mJ/m ^2), aumenta a maclação e diminui a recuperação dinâmica, elevando fortemente a taxa de encruamento (estágio II longo e forte).
• Para EFE alta (tipicamente \gamma > 80 mJ/m ^2), o cross-slip é fácil, a recuperação por reptação de discordâncias é ativa e prevalece um encruamento mais moderado (estágios II–III bem mais curtos).

Passo 3

Em metais CCC, embora tradicionalmente se fale menos em falha de empilhamento (já que a Discordância ½ [111] é espalhada em vários planos), estima-se EFE efetiva relativamente alta ( \gamma\approx200\text{–}300 mJ/m ^2). Isso garante cross-slip intenso e recuperação dinâmica ativa, resultando em uma taxa de encruamento moderada e praticamente sem maclação por empilhamento (ao contrário dos CFC de baixa EFE).

Passo 4

A seguir, alguns valores de EFE encontrados na literatura para ligas CFC:
\begin{aligned} &\text{Al puro:}& \gamma\approx165\\ \mathrm{mJ/m^2} \quad&\text{(alto EFE)}\\\ &\text{Cu puro:}& \gamma\approx78\\ \mathrm{mJ/m^2} \quad&\text{(moderado)}\\\ &\text{Aços inoxidáveis austeníticos (316L):}& \gamma\approx20\\ \mathrm{mJ/m^2} \quad&\text{(baixo)}\\\ &\text{Ligas Al-Mg (5 % Mg):}& \gamma\approx120\\ \mathrm{mJ/m^2} \quad&\text{(alto)}\\\ &\text{Ligas Cu-Zn (latão 70/30):}& \gamma\approx35\\ \mathrm{mJ/m^2} \quad&\text{(baixo a moderado)} \end{aligned}çáíã
Referências: Humphreys & Hatherly (2004), Meyers & Chawla (2008), van Tyne & Zhou (2013).

Passo 5

Valores típicos de EFE em metais CCC (estimativas de energia crítica de falha de empilhamento não estável):
\begin{aligned} &\alpha\text{-Fe puro:}& \gamma\approx200\text{–}300\\ \mathrm{mJ/m^2}\\\ &\text{Nb puro:}& \gamma\approx250\\ \mathrm{mJ/m^2}\\\ &\text{Cr puro:}& \gamma\approx300\\ \mathrm{mJ/m^2} \end{aligned}
Em todas essas ligas CCC, a EFE elevada favorece cross-slip e recovery dinâmica, levando a encruamento mais brando e virtual ausência de maclação por empilhamento (Humphreys & Hatherly, 2004; Venables, 1973).

Resposta

Em metais CFC de baixa EFE ( <20 mJ/m ^2), a maclação e a inibição do cross-slip elevam a densidade de discordâncias e a taxa de encruamento (estágio II longo); a recuperação dinâmica é fraca. Em CFC de alta EFE ( >80 mJ/m ^2), o cross-slip e a recuperação dinâmica ativas reduzem a inclinação da curva de encruamento. Metais CCC tipicamente têm EFE efetiva alta ( \sim200\text{–}300 mJ/m ^2), o que confere cross-slip fácil, recuperação dinâmica intensa, encruamento moderado e praticamente nada de maclação.
Referências principais:
Humphreys, F. J.; Hatherly, M. Recrystallization and Related Annealing Phenomena, 2nd ed., Elsevier, 2004.
Meyers, M. A.; Chawla, K. K. Mechanical Behavior of Materials, Cambridge Univ. Press, 2008.
van Tyne, C. J.; Zhou, X. “Influence of stacking fault energy on deformation behavior of stainless steels,” Metall. Mater. Trans. A, 44A, 2013.
Venables, J. A. “The Mechanisms of Twinning in FCC Metals,” Phil. Mag., 28, 1973.

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