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:
em que
é a tensão de escoamento,
e
são constantes do material, e
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).