Explique a relação entre a temperatura de recristalização e a porcentagem de trabalho a frio?
Passo 1
Beleza, aqui a gente quer entender como a “temperatura de recristalização” de um metal varia quando a gente faz mais ou menos “trabalho a frio” nele. O assunto é Ciência e Engenharia de Materiais, mais especificamente a parte de deformação plástica e tratamentos térmicos. Para resolver, a gente vai precisar saber o que é trabalho a frio (cold work), o que é temperatura de recristalização e como a densidade de discordâncias influencia nisso.
Passo 2
Antes de mais nada, o que é trabalho a frio?
- Quando você deforma um metal abaixo da sua temperatura de recristalização, ele “trava” mais (fica mais duro) por causa do aumento de discordâncias (defeitos cristalográficos).
- A porcentagem de trabalho a frio,
, é basicamente o quanto você reduziu a seção do metal em relação ao inicial. Por exemplo, se você passa uma barra de 10 mm² pra 8 mm², a redução é
E a temperatura de recristalização,
?
- É a temperatura mínima onde, após manter por certo tempo, aparecem novos grãos livres de tensões (as discordâncias são “eliminadas” e o metal volta a ficar mais mole).
- Em geral,
está na faixa de 0,3 a 0,5 vezes a temperatura de fusão absoluta do material ( ), mas isso muda conforme a quantidade de deformação.
Passo 3
Agora, qual é a relação entre
e
?
- Quanto mais você deforma (maior
), mais discordâncias aparecem. - Discordâncias são pontos de nucleação para novos grãos: quanto mais delas, mais fácil “germinar” recristais.
- Logo, com muita deformação, basta uma temperatura menor para iniciar a recristalização.
- Se
for baixíssimo, tem pouca discordância e você precisa de temperatura mais alta pra “acordar” o processo.
Em termos práticos, isso se traduz numa curva decrescente:
Passo 4
Podemos até achar uma relação empírica simplificada do tipo
onde
-
é a temperatura de recristalização sem deformação (por ex. 0,5 ); -
é uma constante que depende do metal (reflete o quanto cada % de cold work reduz ).
Em aço, por exemplo, você vê algo como:
- 0 %CW
- 50 %CW
- 80 %CW
Isso mostra bem: dobrando a deformação não dobra a queda mas acentua a tendência de baixar o
.
Resposta
A relação é inversa e qualitativa: quanto maior a porcentagem de trabalho a frio (
), maior a densidade de discordâncias e, portanto, menor a temperatura de recristalização
. Em fórmulas: