O documento discute os mecanismos de endurecimento em metais, incluindo encruamento, recuperação, recristalização e crescimento de grãos. É apresentado o efeito desses processos na microestrutura e propriedades mecânicas de aços após deformação plástica e tratamentos térmicos.
7. Encruamento
Material Condição Coeficiente de Coeficiente de
Encruamento Resistencia
(MPa)
Aço com 0,05% C Recozido 0,26 530
SAE 4340 Recozido 0,15 640
Aço com 0,6% C Temp. e Revenido 0,10 1570
a 540 graus C
Aço com 0,6% C Temp. e Revenido 0,19 1230
a 705 graus C
Cobre Recozido 0,54 320
Latão 70/30 Recozido 0,49 900
9. Recuperação
Durante o recozimento de um metal
encruado podem ocorrer os
seguintes
fenômenos:
• Recuperação
• Recristalização
• Crescimento de grãos
10. Recuperação
• Rearranjo das discordâncias
• Estrutura permanece irregular e metaestável
• Força motriz: Energia interna armazenada no
processo de trabalho a frio
11. Recuperação
• Não sofre grande alteração nas propriedades
mecânicas
• Resistência elétrica pode voltar ao normal
• Processo de Poligonização
• Subgrãos
13. Recristalização
• Completa eliminação dos efeitos da deformação
plástica
• Nucleação pelo movimento das paredes
poligonais e aumento da angulação do contorno
• Energia de ativação ΔGr
14. Recristalização
onde
γsl = energia de superfície associada ao grão
recristalizado
ΔGv = diferença de energia de volume entre o
material recristalizado e o material deformado
Θ = ângulo diédrico
ΔGv Grau de deformação T que possibilita uma
alta velocidade de nucleação : grãos refinados
15. Recristalização
• Equação de Avrami:
α(t) = 1 – eK(t^n)
Onde α é a fração de fase transformada, t é o
tempo, K é uma constante e n é um índice
relacionado com a forma da nova fase.
16.
17. Temperatura de Recristalização
• T recristalização = 0,4 T fusão
• Recristalização dinâmica: acima da Tr
• Impurezas e elementos de liga aumentam a Tr:
Retardam a nucleação
• Materiais encruados propositalmente: não
podem atingir a Tr
18. Crescimento de grãos
• Coalescimento
• Redução da energia de superfície
• Em geral aumentando o tamanho de grão
diminui a resistência mecânica.
• O grão cresce durante o periodo que o material
permanecer a temperaturas elevadas após o final
da recristalização
• Recristalização secundária (crescimento
exagerado de grãos)
20. Crescimento de grãos
• = tensão superficial
• r= raio de curvatura da bolha
• Multiplicado por 2 pois a bolha possui duas
superfícies, uma interna e uma externa.
21. Crescimento de grãos
D = K* tn
• onde d é o diâmetro do grão, k é uma constante e
n é um coeficiente e t é o tempo. Os valores de k
e n são determinados experimentalmente e o
valor de n é no máximo ½.
22. Crescimento de grãos
• Equação de Zener
• Onde dlimite é o diâmetro limite do grão, dinclusão é
o diâmetro da inclusão e é a fração
volumétrica de inclusões.
23. Recristalização
• Processo no qual alguns poucos grãos, de
tamanho muito grande e possuidores de um
número de lados muito superior ao de seus
vizinhos, crescem à custa dos grãos menores.
• Solução: Acrescentar uma segunda fase
(impureza)
24.
25. Composição Química
No estudo foi utilizado um aço de baixo carbono ao manganês (C-
Mn),produzido pela empresa Arcelor Mittal Vega Brasil em escala
comercial. A composição química deste aço encontra-se na Tabela 1.
Tabela 1. Composição química (% peso) do aço C-Mn.
28. Material Encruado 80%
Micrografia 100x
Material trabalhado à frio na prensa
Encruamento de 80% na espessura
Grãos orientados no sentido da
deformação
Aumento significativo da dureza
Dureza
HV =