Em termos de estabilidade frente a deformações, as estruturas do tipo CFC são mais deformáveis que a do tipo HC e cúbica simples (CS)? Comente.
Passo 1
Beleza, o enunciado pergunta se as estruturas cristalinas tipo CFC (cúbica de face centrada) são mais “deformáveis” que as do tipo HC (hexagonal compacta) e cúbica simples (CS), em termos de estabilidade frente a deformações.
Conteúdo: teoria de redes cristalinas, sistemas de escorregamento (slip systems) e empacotamento atômico.
O que vamos precisar:
Conteúdo: teoria de redes cristalinas, sistemas de escorregamento (slip systems) e empacotamento atômico.
O que vamos precisar:
- Fator de empacotamento (packing factor) de cada estrutura;
- Quantidade de sistemas de escorregamento (planos e direções) em cada rede;
- Como isso afeta a ductilidade (capacidade de deformar plasticamente).
Passo 2
Antes de tudo, o que é “deformabilidade” aqui? Em metalurgia e ciência dos materiais a gente fala de ductilidade, que depende de quão fácil uma rede cristalina permite o movimento de discordâncias (dislocations). Quanto mais sistemas de escorregamento disponíveis, mais caminhos as discordâncias têm para se mover, logo maior a ductilidade.
Passo 3
Vamos ver o fator de empacotamento:
- CFC: η = π/(3√2) ≈ 0,74
- HC: η = 0,74
- CS: η = π/6 ≈ 0,52
Isso já mostra que CS é menos densa (mais “vazio”) e globalmente menos estável.
Passo 4
Agora, sistemas de escorregamento:
- CFC: 12 sistemas, planos {111} e direções ⟨110⟩.
- HC: 3 sistemas principais no plano basal {0001} e direções ⟨11̅20⟩ (existem outros fora do basal, mas exigem tensões altas).
- CS: teoricamente 12 sistemas {110}⟨1̅10⟩, mas na prática quase não se observa escorregamento devido à baixa densidade atômica e altos esforços críticos.
Passo 5
Por que mais sistemas = mais deformabilidade?
Cada sistema de escorregamento é um “caminho” para as discordâncias andarem. Em CFC, como tem 12 caminhos, quando você aplica uma tensão, há sempre muito mais planos favoráveis para gerar deformação plástica. Em HC, só 3 planos básicos são fáceis, aí fica mais difícil iniciar a deformação — geralmente a gente vê fraturamento antes de muita dobra. No CS, a rede é frouxa, a força crítica para mover discordâncias é muito alta, o metal praticamente não “escorrega”.
Cada sistema de escorregamento é um “caminho” para as discordâncias andarem. Em CFC, como tem 12 caminhos, quando você aplica uma tensão, há sempre muito mais planos favoráveis para gerar deformação plástica. Em HC, só 3 planos básicos são fáceis, aí fica mais difícil iniciar a deformação — geralmente a gente vê fraturamento antes de muita dobra. No CS, a rede é frouxa, a força crítica para mover discordâncias é muito alta, o metal praticamente não “escorrega”.
Passo 6
Comparando direto:
- CFC: alta densidade + 12 sistemas de escorregamento → muito dúctil, fácil deformar.
- HC: alta densidade, mas só 3 (ou poucos) sistemas “fáceis” → menos dúctil, mais quebradiço.
- CS: baixa densidade e escorregamento difícil → bem rígido/britíssimo, pouco deformável.
Resposta
Sim, as redes CFC são bem mais deformáveis (mais dúcteis) do que as HC e as cúbicas simples, porque elas oferecem muito mais sistemas de escorregamento para as discordâncias se moverem e possuem alta densidade de átomos.