Seja um tratamento térmico completo de envelhecimento por precipitação de uma liga de alumínio. Explique o que ocorre com a microestrutura e as propriedades mecânicas do material se forem utilizados tempos muito longos e muito curtos em cada etapa a seguir:
solubilização;

Passo 1

O enunciado trata do passo de solubilização (ou solução) no tratamento térmico de envelhecimento por precipitação de ligas de alumínio. Nesse estágio mantemos a peça a uma temperatura alta (próxima à linha de solubilidade do diagrama de fases Al-X) para dissolver as partículas precipitadas formadas em tratamentos anteriores ou durante o resfriamento de fusão. Para entender o efeito de tempos muito curtos ou muito longos de solubilização, vamos precisar dos conceitos de cinética de difusão (que controla o tempo de dissolução das fases) e de recristalização/grão-crescimento (que ocorre quando permanecemos muito tempo em alta temperatura).

Passo 2

Se o tempo de solubilização for muito curto, não há difusão suficiente dos átomos de liga para dentro da matriz de Al e algumas partículas precipitadas grossas ou intermetálicas permanecem inalteradas. Microscopicamente teremos uma microestrutura heterogênea, com grãos do alumínio contendo zonas com partículas não dissolvidas. Ao envelhecer, a densidade de núcleos de precipitação fina será baixa, pois parte do elemento de liga ficou retido em agregados grosseiros. Isso se traduz em menor endurecimento: a dureza e a resistência à tração finais ficam aquém do esperado, já que faltam precipitados finos para bloquear os deslocamentos. A ductilidade fica também prejudicada localmente, pois dessas partículas maiores tendem a iniciar microtrincas.

Passo 3

Se o tempo de solubilização for excessivamente longo, embora todas as partículas desejadas se dissolvam, começa a ocorrer recristalização acentuada e crescimento de grão no alumínio. O resultado é uma microestrutura de grãos muito maiores e mais equiaxos, com baixa densidade de discordâncias de inicialização de precipitados. Na etapa seguinte de envelhecimento irá até formar precipitados finos, mas o escoamento já será facilitado pelos grandes grãos (menos barreiras de contorno), então a resistência mecânica e dureza também ficam reduzidas. Por outro lado há ganho de ductilidade global (os grandes grãos deformam-se mais antes de fraturar), mas a tenacidade pode até piorar se houver precipitados grosseiros nos contornos de grão.

Resposta

Tempo muito curto de solubilização to dissolução incompleta, microestrutura heterogênea com partículas grossas remanescentes, resistência e dureza baixas, ductilidade localmente prejudicada.
Tempo muito longo de solubilização to dissolução completa porém recristalização e grão-crescimento exagerados, grãos grandes, menor resistência e dureza (apesar da ductilidade global aumentar).

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