Quais são os principais sistemas cristalinos que compõem os materiais metálicos utilizados em Engenharia?
Passo 1
Então, o exercício pergunta quais são os principais sistemas cristalinos dos metais usados em Engenharia. Isso cai na matéria de Ciência dos Materiais (ou Cristalografia de Materiais Metálicos). Para resolver, a gente vai precisar:
- Entender o que é um sistema cristalino.
- Saber quais deles são comuns em metais de engenharia.
- Dar exemplos e, se couber, mostrar umas fórmulas básicas (como fator de empacotamento).
Passo 2
Antes de listar, bora entender o que é sistema cristalino.
Um sistema cristalino é uma forma de descrever como os átomos se repetem no espaço formando uma rede. Cada sistema define:
Um sistema cristalino é uma forma de descrever como os átomos se repetem no espaço formando uma rede. Cada sistema define:
- O formato da célula unitária (os comprimentos das arestas
, , e os ângulos entre elas , , ). - A simetria dessa célula.
Existem 7 sistemas cristalinos no total (cúbico, tetragonal, ortorrômbico, romboédrico, monoclínico, triclínico e hexagonal), mas metais usados em Engenharia tendem a adotar só alguns deles por conveniência de empacotamento e estabilidade.
Passo 3
Os três sistemas cristalinos mais comuns em metais são:
- Cúbico de Corpo Centrado (BCC)
- Célula: arestas iguais
, ângulos retos . - Exemplo de metais: ferro α (a temperaturas ambiente), cromo, tungstênio.
- Coordenação: cada átomo “vê” 8 vizinhos mais próximos.
- Fator de empacotamento (APF):
- Célula: arestas iguais
- Cúbico de Face Centrada (FCC)
- Célula: também
e , mas com átomos no centro de cada face. - Exemplo de metais: alumínio, cobre, ouro, prata, níquel.
- Coordenação: cada átomo tem 12 vizinhos mais próximos.
- APF:
- Célula: também
- Hexagonal Compacta (HCP)
- Célula:
, ângulos , . - Exemplo de metais: magnésio, titânio, zinco.
- Coordenação: também 12 vizinhos.
- APF:
- Célula:
Esses três garantem bom empacotamento e resistência em várias aplicações. Os demais sistemas (tetragonal, ortorrômbico etc.) aparecem em ligas específicas, mas não são “padrão” nos metais de engenharia.
Resposta
Os principais sistemas cristalinos dos materiais metálicos em Engenharia são:
- Cúbico de Corpo Centrado (BCC)
- Cúbico de Face Centrada (FCC)
- Hexagonal Compacta (HCP)