Qual é a importância da existência das discordâncias para a deformação plástica dos metais?

Passo 1

O enunciado pergunta qual é a importância das discordâncias para a deformação plástica dos metais. O conteúdo envolve defeitos cristalinos (discordâncias), mecânica da matéria cristalina e fenômenos de escoamento e encruamento.

Passo 2

Discordâncias são defeitos unidimensionais no retículo cristalino. Podemos ter discordâncias de aresta ou de parafuso, cada uma caracterizada por um vetor Burgers \mathbf{b} que mede a “falha” no empilhamento atômico. Essas discordâncias concentram energia e servem de caminho mais fácil para reorganização atômica sob esforço.

Passo 3

Em um cristal perfeito, a tensão de cisalhamento teórica necessária para provocar deslizamento é da ordem de \tau_{\text{teórica}}\sim G/30ó, onde G é o módulo de cisalhamento. Na prática, metais escoam com tensões muito menores ( \tau_{\text{real}}\sim G/1000). A presença de discordâncias reduz drasticamente a tensão necessária, pois o movimento de uma discordância permite que apenas uma linha de átomos “deslize” de cada vez, em vez de exigir o deslocamento simultâneo de um plano inteiro.

Passo 4

Sob uma tensão de cisalhamento \tau, discordâncias glissam ao longo de planos cristalográficos preferenciais (planos de escorregamento), movendo-se com uma velocidade proporcional a \tau. Cada deslocamento de uma discordância por um passo igual a \mathbf{b} corresponde a um pequeno deslocamento plástico local. A soma dos movimentos dessas muitas discordâncias resulta na deformação plástica macroscópica.

Passo 5

À medida que a deformação prossegue, o material acumula discordâncias e essas começam a interagir—entrançam-se, formam obstáculos mútuos e encontram impurezas ou contornos de grão. Essas interações elevam a tensão crítica de escoamento \tau_c, fenômeno conhecido como encruamento ou trabalho a frio. Assim, as discordâncias não só viabilizam a deformação plástica a tensões moderadas, mas também controlam como a resistência do metal aumenta com a deformação.

Resposta

As discordâncias são essenciais porque fornecem o mecanismo que permite o deslizamento de planos atômicos a tensões muito menores do que as previstas teoricamente para um cristal perfeito. Sem elas, os metais não seriam dúcteis nem passíveis de deformação plástica em condições usuais, e não ocorreria o encruamento que aumenta a resistência durante a deformação.

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