O que ocorre com o limite/tensão de escoamento, limite de resistência à tração e ductilidade com o aumento do trabalho a frio?

Passo 1

O enunciado pergunta como variam, em um metal submetido a trabalho a frio (deformação plástica à temperatura abaixo da recristalização), as seguintes propriedades mecânicas:
  • o limite ou tensão de escoamento,
  • o limite de resistência à tração,
  • a ductilidade.
    O conteúdo aqui é endurecimento por deformação (strain hardening), que acontece porque o trabalho a frio aumenta a densidade de discordâncias no material, tornando mais difícil o avanço delas e, assim, modificando suas propriedades.

Passo 2

Quando deformamos plasticamente um metal a frio, geramos um emaranhado maior de discordâncias. Esse aumento da densidade de discordâncias implica em mais obstáculos ao movimento umas das outras. Graças a isso, faz-se necessário um esforço maior para continuar deformando o material. É esse fenômeno que chamamos de endurecimento por deformação.

Passo 3

Devido ao endurecimento por deformação, o limite de escoamento (ou tensão de escoamento) aumenta. Em termos de símbolos, se antes tínhamos \sigma_{e0}
agora, após trabalho a frio, passamos a ter
\sigma_{e} > \sigma_{e0}.
Ou seja, o material começa a escoar sob uma tensão maior.

Passo 4

De forma semelhante, o limite de resistência à tração (tensão máxima que o material suporta antes da estricção) também aumenta. Em notação,
\sigma_{u} \;\text{(após trabalho a frio)}\;>\;\sigma_{u0}\;\text{(original)}.ó
Isso ocorre porque, para vencer o emaranhado de discordâncias, é preciso um esforço de tração maior.

Passo 5

O aumento na resistência ocorre às custas da ductilidade, que é a capacidade de o material se deformar plasticamente sem fraturar. Em termos práticos, a deformação percentual de ruptura \epsilon_f ou a redução de área A\% diminuem. Ou seja,
\epsilon_f < \epsilon_{f0}, \quad A\% < A_0\%.
O material fica mais frágil, menos capaz de se esticar antes de romper.

Resposta

Com o aumento do trabalho a frio, o limite de escoamento e o limite de resistência à tração aumentam, enquanto a ductilidade (elongação ou redução de área) diminui.

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