De que forma estão relacionados os sistemas de escorregamento com a deformação dos metais?

Passo 1

O enunciado pergunta como os sistemas de escorregamento se relacionam com a deformação dos metais. O conteúdo envolve deformação plástica em cristais metálicos, dislocações e ativação de planos e direções preferenciais de deslizamento.

Passo 2

Antes de entrar nos sistemas de escorregamento, é importante distinguir dois regimes de deformação: elástica e plástica. Na deformação elástica as ligações atômicas se esticam mas retornam ao remover a carga. Já na deformação plástica, o deslocamento permanente ocorre principalmente pelo movimento de dislocações na rede cristalina.

Passo 3

Um sistema de escorregamento é definido por um plano de escorregamento e uma direção de escorregamento, geralmente o par (plano, direção) de maior densidade atômica. É sobre esses planos e ao longo dessas direções que as dislocações se movem com menor resistência, permitindo a deformação plástica.

Passo 4

Para que um sistema de escorregamento seja ativado, a componente do esforço cortante resolvido sobre aquele plano e direção deve ultrapassar uma certa tensão crítica, chamada de tensão crítica de cisalhamento (CRSS). Segundo a lei de Schmid, o esforço de cisalhamento resolvido é
\tau = \sigma \, \cos\varphi \,\cos\lambda
onde \sigma é a tensão aplicada, \varphi o ângulo entre \sigma e a normal ao plano de escorregamento, e \lambda o ângulo entre \sigma e a direção de escorregamento.

Passo 5

Para acomodar deformações plásticas arbitrárias na peça, o material precisa ter no mínimo \,5, sistemas de escorregamento cristalograficamente independentes (critério de von Mises). Quanto maior o número de sistemas disponíveis, mais fácil é redistribuir a deformação em diferentes direções, aumentando a ductilidade.

Passo 6

Em função da estrutura cristalina, o número de sistemas de escorregamento varia:
• Estruturas FCC têm 12 sistemas, sendo muito dúteis;
• Estruturas BCC têm muitos sistemas mas sem planos bem compactos, exigindo temperatura elevada para escorregarem facilmente;
• Estruturas HCP têm poucos sistemas ativos à temperatura ambiente, o que limita a ductilidade.

Resposta

Os sistemas de escorregamento são justamente as combinações de plano e direção ao longo das quais as dislocações deslizam, viabilizando a deformação plástica dos metais. A ativação de cada sistema obedece à tensão de cisalhamento resolvida (lei de Schmid) e o número total de sistemas independentes determina a ductilidade e a capacidade de deformar a peça sem fraturar.

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