Nos metais as discordâncias são responsáveis por quais fatores?

Passo 1

O enunciado pergunta em que fenômenos ou propriedades mecânicas dos metais a presença de discordâncias (defeitos unidimensionais na rede cristalina) exerce papel determinante. O conteúdo aqui é teoria de defeitos cristalinos e suas consequências na mecânica dos materiais, e vamos precisar entender como as discordâncias alteram a resistência, a ductilidade e o encruamento dos metais.

Passo 2

Primeiro, lembramos que a tensão teórica necessária para gerar deformação plástica num cristal perfeito é muito alta (da ordem de \sim G/10, com G sendo o módulo de cisalhamento). Na prática, porém, a tensão de escoamento dos metais puros é dezenas de vezes menor. Isso ocorre porque as discordâncias permitem o escorregamento em planos cristalinos a tensões muito inferiores à tensão teórica. Ou seja, as discordâncias são responsáveis pela deformação plástica ao viabilizar o movimento de camadas atômicas umas sobre as outras.

Passo 3

Ao aplicar uma carga cortante, as discordâncias se movem por escorregamento ao longo dos planos de empacotamento mais densos. Esse movimento determina diretamente o limite de escoamento do metal, pois basta uma pequena tensão para deslocar uma discordância já existente, promovendo deformação plástica. Sem discordâncias, o metal praticamente não escoaria antes de fraturar.

Passo 4

Quando o metal é deformado plasticamente, a densidade de discordâncias cresce: elas se cruzam e se prendem mutuamente, criando barreiras ao movimento adicional. Esse fenômeno é chamado de encruamento (ou trabalho a frio), e resulta em aumento de dureza e de resistência. Além disso, a mobilidade (ou imobilidade) das discordâncias também influencia propriedades de fatiga (pois a nucleação de trincas muitas vezes inicia em concentrações de discordâncias) e de fluência a altas temperaturas (movimentação lenta de discordâncias sob tensão mantida).

Resposta

As discordâncias nos metais são responsáveis por:
  • permitir a deformação plástica (ductilidade e maleabilidade) a tensões muito inferiores à tensão teórica;
  • definir o limite de escoamento, pois o escoamento ocorre pelo movimento de discordâncias;
  • causar encruamento (work hardening), aumentando a dureza e a resistência à medida que a densidade de discordâncias cresce;
  • influenciar fenômenos de fadiga e de fluência (creep) pela interação e mobilidade das discordâncias.

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