Qual a relação da composição de ligas metálicas com os defeitos cristalinos? Classifique os tipos de ligas e mencione exemplos para esta classificação.
Passo 1
O enunciado pede para relacionar como a adição de elementos de liga a um metal gera defeitos cristalinos e depois classificar os tipos de ligas metálicas, dando exemplos. O conteúdo envolvido é Ciência dos Materiais: defeitos pontuais em cristais e ligas metálicas.
Passo 2
Quando adicionamos átomos de um elemento soluto num metal (solvente), esses átomos podem ocupar sítios da rede cristalina ou os espaços vazios (interstícios). Em ambos os casos surgem defeitos pontuais que distorcem a malha cristalina e dificultam o movimento de discordâncias, aumentando a resistência mecânica do material (endurecimento por solução sólida).
Passo 3
Classificamos as ligas conforme onde o átomo soluto se aloja. No caso de liga de solução sólida substitucional, o átomo de soluto substitui diretamente átomos do metal solvente. Para formar essa solução sólida, costuma-se obedecer às regras de Hume-Rothery, em particular à regra do tamanho atômico:
onde
é a diferença de raio atômico entre soluto e solvente e
é o raio do solvente.
Passo 4
Em liga de solução sólida intersticial, o soluto é um átomo muito menor que cabe nos interstícios da rede do solvente. Esses átomos intersticiais distorcem fortemente a malha, criando defeitos pontuais que elevam muito a dureza.
Passo 5
Além das soluções sólidas, temos compostos intermetálicos: fases ordenadas com composição estequiométrica definida e estrutura cristalina própria, diferentes dos metais puros. Esses intermetálicos também são considerados ligas, mas formam redes ordenadas específicas.
Passo 6
Por fim, ligas podem ser multifásicas quando apresentam várias fases cristalinas (soluções sólidas, compostos intermetálicos e precipitados) coexistindo. Cada fase introduz interfaces e defeitos de contorno de grão e de fase, influenciando propriedades como tenacidade e resistência ao desgaste.
Resposta
Substitucional – átomos de similar tamanho substituem o metal solvente
Ex.: latão (Cu–Zn), bronze (Cu–Sn), ouro–prata (Au–Ag)
Ex.: latão (Cu–Zn), bronze (Cu–Sn), ouro–prata (Au–Ag)
Intersticial – átomos pequenos ocupam vãos da rede metálica
Ex.: aço carbono (C em Fe), aço de alto-teor de carbono
Ex.: aço carbono (C em Fe), aço de alto-teor de carbono
Intermetálico – fases ordenadas de composição fixa
Ex.: ,
Multifásica – coexistência de várias fases (soluções sólidas e intermetálicos)
Ex.: ferro fundido cinzento (Fe + grafita), aço inoxidável (Fe–Cr–Ni)
Ex.:
Ex.: ferro fundido cinzento (Fe + grafita), aço inoxidável (Fe–Cr–Ni)