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
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
, onde
é o módulo de cisalhamento. Na prática, metais escoam com tensões muito menores (
). 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
, discordâncias glissam ao longo de planos cristalográficos preferenciais (planos de escorregamento), movendo-se com uma velocidade proporcional a
. Cada deslocamento de uma discordância por um passo igual a
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
, 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.