Questões sobres “Discordâncias e Mecanismos de Aumento de Resistência”
O que se entende por contorno de baixo ângulo e contorno de alto ângulo? Qual a relação com plasticidade dos metais. A partir de quantos graus pode-se passar a considerar contorno de alto ângulo?
O que se entende por contorno de baixo ângulo e contorno de alto ângulo? Qual a relação com plasticidade dos metais. A partir de quantos graus pode-se passar a considerar contorno de alto ângulo?
Passo 1
O enunciado pergunta sobre contornos de baixo ângulo e de alto ângulo em metais, pede definição de cada um, sua influência na plasticidade e o valor de misorientação a partir do qual um contorno é considerado de alto ângulo. Para responder, vamos usar conceitos de cristalografia de metais e de como a presença de contornos de grão afeta o escoamento plástico.
Passo 2
Um contorno de baixo ângulo é formado quando duas regiões cristalinas adjacentes diferem por um pequeno ângulo de misorientação
. Nesses contornos, a descontinuidade é acomodada por filas ordenadas de discordâncias (geralmente de mesmo sinal), criando um contorno que pode ser modelado como uma parede de discordâncias. Tipicamente temos
e a energia e a mobilidade desse contorno crescem aproximadamente linearmente com .
e a energia e a mobilidade desse contorno crescem aproximadamente linearmente com
Passo 3
Um contorno de alto ângulo ocorre quando a misorientação entre as regiões vizinhas ultrapassa um certo valor crítico, de modo que não se pode mais descrever o contorno como uma simples parede de discordações. A estrutura é muito mais complexa e desordenada, e sua energia de contorno tende a um valor quase constante para ângulos maiores. Nesses casos, dizemos
.
Passo 4
Relação com plasticidade:
- Contornos de baixo ângulo permitem algum deslizamento de discordações pelas linhas de discordações que formam o contorno, oferecendo barreira moderada ao movimento de discordações.
- Contornos de alto ângulo são barreiras muito mais eficazes, pois as discordâncias que chegam se acumulam e geram empilhamento de tensão, dificultando o escoamento.
Em resumo, quanto maior a fração de contornos de alto ângulo, maior a resistência mecânica (e menor a ductilidade), pois eles bloqueiam o movimento de discordações e promovem endurecimento por limite de grão (lei de Hall–Petch).
Passo 5
O valor de misorientação comumente aceito para distinguir contorno de baixo ângulo de contorno de alto ângulo é
A partir de
, o contorno é considerado de alto ângulo.
Resposta
Contorno de baixo ângulo: misorientação
, formado por paredes de discordações que oferecem barreira moderada à movimentação dislocacional.
Contorno de alto ângulo: misorientação , com estrutura desordenada que constitui barreira eficaz ao escoamento plástico, aumentando a resistência do metal. A transição ocorre em torno de
.
Contorno de alto ângulo: misorientação