Qual relação o contorno de grão tem com a propagação de discordâncias?

Passo 1

O enunciado pergunta qual é a relação entre contornos de grão e a propagação de discordâncias. O conteúdo envolve microestrutura de materiais metálicos, teoria de discordâncias e mecanismos de endurecimento. Para resolver, vamos definir o que são contornos de grão e discordâncias, ver como elas interagem e concluir o efeito dessa interação na deformação plástica.

Passo 2

Definimos contorno de grão como a região de transição entre duas regiões cristalinas (grãos) vizinhas com orientações de rede ligeiramente diferentes. É nessa região que os planos cristalinos não coincidem perfeitamente, criando um arranjo atômico mais desordenado.

Passo 3

Uma discordância é um defeito linear na estrutura cristalina que permite a deformação plástica por movimentação de planos atômicos. A propagação de discordância significa o deslocamento desse defeito ao longo de um plano cristalino sob a ação de uma tensão aplicada, resultando em deformação permanente.

Passo 4

Quando uma discordância chega a um contorno de grão, ela encontra um obstáculo porque a rede cristalina muda de orientação. Isso impede que a discordância prossiga facilmente, levando à acumulação (empilhamento) de discordâncias junto ao contorno. Em outras palavras, o contorno de grão atua como barreira de energia que bloqueia ou redireciona o movimento das discordâncias.

Passo 5

Esse bloqueio de discordâncias pelos contornos de grão causa um aumento da tensão necessária para continuar a deformação plástica. Quanto menor o tamanho de grão (maior número de contornos por volume), maior a resistência do material. Esse efeito é quantificado pela relação de Hall–Petch:
sigmay = sigma0 + k,d^-1/2
em que sigmay é a tensão de escoamento, sigma0 e k são constantes do material, e d é o tamanho médio de grão.

Resposta

Os contornos de grão funcionam como barreiras que impedem a movimentação de discordâncias, promovendo acúmulo delas nesses limites e elevando a tensão necessária para deformar o material (endurecimento por grão fino, descrito pela lei de Hall–Petch).

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