QUESTAO 4

Um cristal metálico apresenta densidade de discordâncias de 10^{12} \mathrm{~m}^{-2} após intensa deformação a frio. Qual é o efeito mais relevante dessa condição? Escolha uma opção:
a. Aumento do limite de escoamento devido à interação e bloqueio de discordâncias…
b. Aumento da condutividade elétrica devido à ordenação da rede cristalina.
c. Redução da dureza superficial devido à fácil movimentação de discordâncias
d. Formação espontânea de maclas de recozimento que aumentam a tenacidade.
e. Melhoria da ductilidade, já que as discordâncias favorecem o deslizamento.

Passo 1

O enunciado informa que, após deformação a frio intensa, o cristal metálico apresenta densidade de discordâncias \rho_d = 10^{12}\,\mathrm m^{-2}. O conteúdo da matéria é a influência da densidade de discordâncias nas propriedades mecânicas e elétricas dos metais. Para resolver, vamos recorrer ao conceito de encruamento (work hardening) e ao efeito das discordâncias na condução elétrica e na ductilidade.

Passo 2

Quando deformamos a frio um metal, geramos muitas discordâncias. Essas discordâncias se cruzam, interagem e formam obstáculos mútuos ao deslizamento plástico. Na teoria de trabalho a frio, a resistência ao escoamento \sigma_y aumenta com a raiz da densidade de discordâncias segundo a relação aproximada
\sigma_y \propto \alpha\,G\,b\,\sqrt{\rho_d},
onde \alpha é uma constante, G é o módulo de cisalhamento e b é o vetor Burgers. Assim, quanto maior \rho_d, mais difícil é a movimentação das discordâncias, elevando o limite de escoamento e a dureza do metal.

Passo 3

Vamos analisar por que as outras opções não são as mais relevantes:
  • O aumento da condutividade elétrica não ocorre, pois discordâncias espalham elétrons, reduzindo a condutividade.
  • A redução da dureza também não faz sentido: alta densidade de discordâncias aumenta a dureza, não diminui.
  • A formação espontânea de maclas de recozimento só acontece durante aquecimento (recozimento), não em deformação a frio.
  • A ductilidade normalmente diminui com encruamento, pois o metal fica mais rígido e menos capaz de se deformar antes de fraturar.

Passo 4

Dado que o efeito mais característico de alta densidade de discordâncias em metal deformado a frio é o encruamento, com elevação do limite de escoamento e da dureza, a opção correta é a alternativa que trata desse aumento de resistência.

Resposta

a. Aumento do limite de escoamento devido à interação e bloqueio de discordâncias.

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