Questões sobres “Discordâncias e Mecanismos de Aumento de Resistência”
Como se pode proceder para realizar a redução de tamanho de grão de um material metálico policristalino?
Como se pode proceder para realizar a redução de tamanho de grão de um material metálico policristalino?
Passo 1
O enunciado pergunta como reduzir o tamanho de grão em um material metálico policristalino, dentro do tema “discordâncias e mecanismos de aumento de resistência”. Para reforçar a resistência pelo efeito Hall–Petch, precisamos refinar os grãos, pois ao diminuir o tamanho médio
o limite de escoamento
aumenta conforme
Aqui,
e
são constantes do material.
Passo 2
O primeiro passo prático é gerar alta densidade de discordâncias por deformação a frio. Essa deformação cria energia de rede armazenada e núcleos de recristalização. Em seguida faz-se um recozimento controlado, ou seja, aquecimento numa faixa de temperatura moderada para permitir a recristalização sem crescimento excessivo dos novos grãos, originando grãos finos.
Passo 3
Para refinar ainda mais, empregam-se técnicas de Severe Plastic Deformation (SPD), que promovem grandes deformações sem alterar muito a seção da peça. Exemplos são:
- Equal Channel Angular Pressing (ECAP)
- High-Pressure Torsion (HPT)
- Accumulative Roll Bonding (ARB)
Esses processos fragmentam continuamente a estrutura de grãos, alcançando tamanhos na faixa submicrométrica.
Passo 4
Depois da SPD ou do ciclo fri
ecozimento, é crucial evitar o crescimento de grão durante o recozimento final. Isso se faz por:
- Controle rigoroso do tempo e da temperatura de recozimento, mantendo-os baixos.
- Pinning de contornos de grão via precipitados finos (efeito Zener), com adição de elementos de liga ou fases secundárias que inibem o movimento de contorno.
Resposta
Os principais procedimentos para reduzir o tamanho de grão são:
Deformação a frio seguida de recozimento (recristalização controlada).
Aplicação de técnicas de Severe Plastic Deformation (ECAP, HPT, ARB).
Otimização do ciclo térmico (tempo e temperatura baixos) para limitar o crescimento de grão.
Uso de precipitados ou elementos de liga para pinning de contornos de grão (efeito Zener).