7{ }^{\underline{\text { a }}} QUESTÃO

“Em materiais metálicos, existe um comportamento importante, chamado de endurecimento por solução sólida. Esse comportamento é caracterizado pelo aumento da resistência mecânica como consequência do aumento da restrição à movimentação de discordâncias do material. Essa é a razão pela qual o latão, liga de cobre e zinco, é mais resistente do que o cobre puro”.
SOUZA, Luis Henrique de. Ciências dos Materiais. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. p. 175.0
Sobre o endurecimento por solução sólida, assinale a alternativa correta que apresenta os efeitos do endurecimento por solução sólida nas propriedades mecânicas dos metais.

ALTERNATIVAS

A ductilidade é geralmente aumentada pelo endurecimento por solução sólida.
A condutividade elétrica dos metais puros é geralmente maior do que a das ligas.
A resistência à fluência das ligas é inferior à dos metais puros, devido a diminuição com o endurecimento por
◯ solução sólida.
A resistência à fluência das ligas é superior à dos metais puros, devido ao aumento com o endurecimento por
◯ solução sólida.
O limite de escoamento, a resistência à tração e a dureza das ligas metálicas são geralmente menores do que os dos
◯ metais puros.

Passo 1

O enunciado pede: assinalar a alternativa correta que apresenta os efeitos do endurecimento por solução sólida nas propriedades mecânicas dos metais.
Informações relevantes dadas no enunciado e nas alternativas:
  • Foi citado o exemplo do latão (liga de cobre e zinco) que é mais resistente que o cobre puro.
  • As alternativas fornecem afirmações sobre ductilidade, condutividade elétrica, resistência à fluência (limite de escoamento), resistência à tração e dureza, comparando ligas metálicas com metais puros e atribuem essas diferenças ao endurecimento por solução sólida.

Passo 2

O que o enunciado nos dá como ponto de partida (explicação física, sem resolver ainda): quando adicionamos átomos de um elemento a um metal base (formando uma solução sólida), esses átomos de soluto quase sempre têm tamanho atômico ou módulo elástico ligeiramente diferentes dos do átomo da matriz. Essas diferenças produzem pequenas deformações locais na rede cristalina ao redor dos átomos de soluto. Essas deformações geram campos de tensão que interagem com as discordâncias (defeitos lineares cuja movimentação causa deformação plástica). Para você entender passo a passo, vamos ver como isso afeta as propriedades mecânicas:
  • Discordâncias são as “agentes” da deformação plástica: quanto mais livremente elas se movem, mais fácil o material se deforma (mais dúctil, menor escoamento).
  • Qualquer obstáculo que dificulte o movimento das discordâncias exige uma tensão externa maior para que o material comece a escoar plasticamente. Esse aumento da tensão de escoamento é o endurecimento por solução sólida.

Passo 3

Agora uma explicação didática do efeito direto sobre propriedades mecânicas (com conceitos fáceis):
  • Limite de escoamento \sigma_y: aumenta. Por que? Porque os campos de tensão criados pelos átomos de soluto “prendem” ou retardam o movimento das discordâncias; portanto é necessário um esforço (tensão) maior para deslocar as discordâncias e provocar escoamento.
  • Resistência à tração (força máxima antes de fratura): tende a aumentar também, já que um aumento na resistência ao movimento de discordâncias aumenta a resistência global do material antes de ocorrer falha.
  • Dureza: aumenta. A dureza é uma medida prática da resistência ao afundamento/indentação e está fortemente relacionada à dificuldade de mover discordâncias; logo, endurecer por solução sólida aumenta a dureza.
  • Ductilidade (capacidade de deformação plástica antes da fratura): geralmente diminui. Explicação simples: como as discordâncias encontram mais resistência, o material se deforma menos plasticamente antes de romper — ou seja, fica mais frágil/menos dúctil.
  • Condutividade elétrica: embora não seja propriedade mecânica, é importante notar que a presença de soluto aumenta a dispersão de elétrons e reduz a condutividade elétrica em relação ao metal puro. (Isso explica porque ligas conduzem pior que metais puros.)
    Exemplo concreto: o latão (Cu–Zn) é mais resistente e mais duro que o cobre puro por causa do endurecimento por solução sólida, mas perde um pouco da ductilidade e da condutividade elétrica.

Passo 4

Vamos analisar cada alternativa, uma a uma, comparando com os efeitos que acabamos de explicar:
  1. “A ductilidade é geralmente aumentada pelo endurecimento por solução sólida.”
  • Avaliação: falsa. Pelo raciocínio acima, o endurecimento por solução sólida reduz a mobilidade de discordâncias, o que tende a reduzir a ductilidade.
  1. “A condutividade elétrica dos metais puros é geralmente maior do que a das ligas.”
  • Avaliação: verdadeira, mas atenção: esta alternativa fala de condutividade elétrica (propriedade elétrica, não mecânica). A presença de soluto causa espalhamento de elétrons, reduzindo a condutividade em ligas comparadas ao metal puro. Portanto a afirmação é correta, porém a pergunta exige a alternativa que apresente efeitos nas propriedades mecânicas. Logo, mesmo sendo correta, não é a melhor resposta quando o foco é “efeitos mecânicos”.
  1. “A resistência à fluência das ligas é inferior à dos metais puros, devido a diminuição com o endurecimento por solução sólida.”
  • Avaliação: falsa. É o contrário: o endurecimento por solução sólida aumenta a resistência à fluência (limite de escoamento), logo as ligas tendem a apresentar resistência à fluência superior aos metais puros.
  1. “A resistência à fluência das ligas é superior à dos metais puros, devido ao aumento com o endurecimento por solução sólida.”
  • Avaliação: verdadeira e diretamente relacionada ao efeito mecânico pedido. Corresponde exatamente ao mecanismo físico explicado: solutos impedem o movimento de discordâncias, aumentando \sigma_y.
  1. “O limite de escoamento, a resistência à tração e a dureza das ligas metálicas são geralmente menores do que os dos metais puros.”
  • Avaliação: falsa. Pelo endurecimento por solução sólida, esses parâmetros (limite de escoamento, resistência à tração e dureza) tendem a aumentar nas ligas em comparação aos metais puros.

Passo 5

Conclusão lógica: a alternativa que corretamente descreve os efeitos do endurecimento por solução sólida sobre as propriedades mecânicas (aumenta resistência à fluência/limite de escoamento, resistência e dureza; normalmente reduz ductilidade) é a alternativa que afirma que “a resistência à fluência das ligas é superior à dos metais puros, devido ao aumento com o endurecimento por solução sólida.” A alternativa sobre condutividade elétrica está correta em si, mas não responde ao que foi pedido (efeitos mecânicos).

Resposta

A resistência à fluência das ligas é superior à dos metais puros, devido ao aumento com o endurecimento por solução sólida.

Exercícios relacionados