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Universidade Federal da Paraíba
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Mecânica
Mestrado - Doutorado
Aluno: Roneles de Santana Silva
Discordância
1921 - Griffith postula que a presença de fissuras microscópicas seriam
responsáveis pela baixa resistência dos sólidos.
• 1926 - Cristais reais começam a deformar-se plasticamente em tensões
entre1/1000 e 1/10000 da tensão teórica calculada por Frenkel.
• 1934 - E. Orowan, M. Poloanyi e G. I. Taylor propuseram, de modo
independente,a existência de um defeito cristalino linear denominado
discordância que poderia justificar a discrepância entre a tensão
calculada e a medida nos sólidos cristalinos.
• 1949 - Heidenreich observou, pela primeira vez, discordâncias em um
MET
Histórico
 Uma discordância é um defeito cristalino linear no qual
diversos átomos estão desalinhados e consequentemente
provocam uma distorção na estrutura cristalina.
 Toda a teoria de deformação plástica e endurecimento de
metais é fundamentada na movimentação de
discordâncias.
 Com o conhecimento da natureza das
discordância e o papel que elas desempenham no
processo de deformação plástica somos capazes
de compreender mecanismo subjacentes e
técnicas usadas para aumento de resistência e
endurecimento de metais e suas ligas.
OBS: A Deformação Plástica Corresponde ao movimento de grande
número de discordância.
• A habilidade de um metal para se deformar plasticamente depende
da habilidade das discordância para se moverem.
 Em uma escala microscópica a deformação plástica é o
resultado do movimento dos átomos devido à tensão
aplicada. Durante este processo ligações são quebradas
e outras refeitas.
 Nos sólidos cristalinos a deformação plástica geralmente
envolve o escorregamento de planos atômicos, o
movimento de discordâncias e a formação de maclas.
 A formação e movimento das discordâncias têm papel
fundamental para o aumento da resistência mecânica
em muitos materiais.
OBS: A resistência Mecânica pode ser aumentada restringindo-
se o movimento das discordâncias
 Discordância em cunha
 Discordância em hélice
 Discordância mista
Pode-se criar uma discordância em cunha (aresta), num cristal, por
inserção de um semi-plano atômico adicional (ou extra), resultante do
deslocamento de um plano atômico em sentidos opostos.
O cristal perfeito em (a) é cortado e um meio plano atômico
extra é inserido (b). A extremidade da parte inferior do
plano extra é uma discordância em cunha (c). O vetor de
Burgers b é necessário para fechar um circuito de igual
espaçamento atômico ao redor da discordância.
 Dá a magnitude e a direção de distorção da
rede.
 Corresponde à distância de deslocamento
dos átomos ao redor da discordância.
 Produz distorção na rede
 O vetor de burger é paralelo à direção da
linha de discordância
11
 Discordâncias em cunha
movem-se devido à aplicação
de uma tensão de cisalhamento
perpendicular à linha de
discordância
 O movimento das discordâncias
pode parar na superfície do
material, no contorno de grão
ou num precipitado ou outro
defeito
Plano de escorregamento
Direção de escorregamento
Uma distância
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Discordância de aresta: o
movimento da linha de
discordância é paralelo ao da
força de cisalhamento
Discordância em espiral: o
movimento da linha de
discordância é perpendicular
ao da força de cisalhamento
Campos de Tensões
Regiões de tração e compressão
ao redor da discordância
Interação entre discordâncias
Repulsão
Atração e
aniquilamento
Repulsão Atração
 Diretamente TEM ou HRTEM
 Indiretamente SEM e microscopia
óptica (após ataque químico seletivo)
1. Aumento da resistência por adição de
elemento de liga.
2. Aumento da resistência por redução do
tamanho de grão.
3. Aumento da resistência por encruamento
 Quando um átomo de uma impureza esta presente, o
movimento da discordância fica restringido, ou seja, deve-
se fornecer energia adicional para que continue havendo
escorregamento. Por isso soluções sólidas de metais são
sempre mais resistentes que seus metais puros
constituintes.
 Os átomos de soluto se alojam na rede próximo às
discordâncias de forma a minimizar a energia total do
sistema
 Quando uma discordância encontra um
contorno de grão ela tem que mudar de
direção.
 Quanto menores são os tamanhos de grão mais contornos estarão
no caminho da discordâncias.A descontinuidade dos sistemas de
deslizamento que ocorre no contorno de grão impede a
continuidade da movimentação de uma discordância
 A desordem de um contorno de grão resultará em uma
descontinuidade dos planos de escorregamento de um grão
para outro;
esc= o + Ke (d)-1/2
 o e Ke são constantes
 o= tensão de atrito oposta ao movimento das
discordâncias
 Ke= constante relacionada com o empilhamento
das discordâncias
 d= tamanho de grão
Essa equação não é válida para grãos muito
grosseiros ou muito pequenos
26
A tensão necessária para mover a
discordância e gerar a deformação
plástica está relacionada não só com
a energia para mover e criar
discordâncias, mas também para
dissociá-las dos átomos de soluto.
27
 É o fenômeno no qual um material endurece devido
à deformação plástica (realizado pelo trabalho à
frio)
 Esse endurecimento dá-se devido ao aumento de
discordâncias e imperfeições promovidas pela
deformação, que impedem o escorregamento dos
planos atômicos
 A medida que se aumenta o encruamento maior é a
força necessária para produzir uma maior
deformação
 O encruamento pode ser removido por tratamento
térmico (recristalização)
28
 Antes da
deformação
 Depois da
deformação
Recuperação, Recristalização e Crescimento de Grão
a)Trabalho a frio; b) Após recuperação; c) Após recristalização; d) Após crescimento de
grão.
 Tratamentos térmicos São tratamentos feitos a altas temperaturas para
eliminar os efeitos da deformação a frio:
 Recuperação: liberação de parte da energia interna de deformação de um
material deformado a frio;
 Recristalização: formação de um novo conjunto de grãos livres de
deformação, dentro de um material deformado a frio;
 Crescimento de grão: aumento do tamanho médio de grão de um
material policristalino.
 A capacidade de um material se deformar plasticamente
está relacionado com a habilidade das discordâncias se
movimentarem.
 A resistência Mecânica pode ser aumentada restringindo-se
o movimento das discordâncias.
 A presença de discordâncias promove uma distorção da
rede cristalina de modo que certas regiões sofrem tensões.
 Durante a deformação plástica o número de discordâncias
aumenta drasticamente.
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continuação do movimento das discordâncias.

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Discordância

  • 1. Universidade Federal da Paraíba Centro de Tecnologia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Mestrado - Doutorado Aluno: Roneles de Santana Silva Discordância
  • 2. 1921 - Griffith postula que a presença de fissuras microscópicas seriam responsáveis pela baixa resistência dos sólidos. • 1926 - Cristais reais começam a deformar-se plasticamente em tensões entre1/1000 e 1/10000 da tensão teórica calculada por Frenkel. • 1934 - E. Orowan, M. Poloanyi e G. I. Taylor propuseram, de modo independente,a existência de um defeito cristalino linear denominado discordância que poderia justificar a discrepância entre a tensão calculada e a medida nos sólidos cristalinos. • 1949 - Heidenreich observou, pela primeira vez, discordâncias em um MET Histórico
  • 3.  Uma discordância é um defeito cristalino linear no qual diversos átomos estão desalinhados e consequentemente provocam uma distorção na estrutura cristalina.  Toda a teoria de deformação plástica e endurecimento de metais é fundamentada na movimentação de discordâncias.
  • 4.  Com o conhecimento da natureza das discordância e o papel que elas desempenham no processo de deformação plástica somos capazes de compreender mecanismo subjacentes e técnicas usadas para aumento de resistência e endurecimento de metais e suas ligas. OBS: A Deformação Plástica Corresponde ao movimento de grande número de discordância. • A habilidade de um metal para se deformar plasticamente depende da habilidade das discordância para se moverem.
  • 5.  Em uma escala microscópica a deformação plástica é o resultado do movimento dos átomos devido à tensão aplicada. Durante este processo ligações são quebradas e outras refeitas.  Nos sólidos cristalinos a deformação plástica geralmente envolve o escorregamento de planos atômicos, o movimento de discordâncias e a formação de maclas.  A formação e movimento das discordâncias têm papel fundamental para o aumento da resistência mecânica em muitos materiais. OBS: A resistência Mecânica pode ser aumentada restringindo- se o movimento das discordâncias
  • 6.  Discordância em cunha  Discordância em hélice  Discordância mista
  • 7. Pode-se criar uma discordância em cunha (aresta), num cristal, por inserção de um semi-plano atômico adicional (ou extra), resultante do deslocamento de um plano atômico em sentidos opostos.
  • 8. O cristal perfeito em (a) é cortado e um meio plano atômico extra é inserido (b). A extremidade da parte inferior do plano extra é uma discordância em cunha (c). O vetor de Burgers b é necessário para fechar um circuito de igual espaçamento atômico ao redor da discordância.
  • 9.
  • 10.  Dá a magnitude e a direção de distorção da rede.  Corresponde à distância de deslocamento dos átomos ao redor da discordância.
  • 11.  Produz distorção na rede  O vetor de burger é paralelo à direção da linha de discordância 11
  • 12.
  • 13.  Discordâncias em cunha movem-se devido à aplicação de uma tensão de cisalhamento perpendicular à linha de discordância  O movimento das discordâncias pode parar na superfície do material, no contorno de grão ou num precipitado ou outro defeito
  • 14. Plano de escorregamento Direção de escorregamento Uma distância interatômica
  • 15. Discordância de aresta: o movimento da linha de discordância é paralelo ao da força de cisalhamento Discordância em espiral: o movimento da linha de discordância é perpendicular ao da força de cisalhamento
  • 16. Campos de Tensões Regiões de tração e compressão ao redor da discordância Interação entre discordâncias Repulsão Atração e aniquilamento Repulsão Atração
  • 17.  Diretamente TEM ou HRTEM  Indiretamente SEM e microscopia óptica (após ataque químico seletivo)
  • 18.
  • 19.
  • 20.
  • 21. 1. Aumento da resistência por adição de elemento de liga. 2. Aumento da resistência por redução do tamanho de grão. 3. Aumento da resistência por encruamento
  • 22.  Quando um átomo de uma impureza esta presente, o movimento da discordância fica restringido, ou seja, deve- se fornecer energia adicional para que continue havendo escorregamento. Por isso soluções sólidas de metais são sempre mais resistentes que seus metais puros constituintes.  Os átomos de soluto se alojam na rede próximo às discordâncias de forma a minimizar a energia total do sistema
  • 23.  Quando uma discordância encontra um contorno de grão ela tem que mudar de direção.
  • 24.  Quanto menores são os tamanhos de grão mais contornos estarão no caminho da discordâncias.A descontinuidade dos sistemas de deslizamento que ocorre no contorno de grão impede a continuidade da movimentação de uma discordância  A desordem de um contorno de grão resultará em uma descontinuidade dos planos de escorregamento de um grão para outro;
  • 25. esc= o + Ke (d)-1/2  o e Ke são constantes  o= tensão de atrito oposta ao movimento das discordâncias  Ke= constante relacionada com o empilhamento das discordâncias  d= tamanho de grão Essa equação não é válida para grãos muito grosseiros ou muito pequenos
  • 26. 26 A tensão necessária para mover a discordância e gerar a deformação plástica está relacionada não só com a energia para mover e criar discordâncias, mas também para dissociá-las dos átomos de soluto.
  • 27. 27  É o fenômeno no qual um material endurece devido à deformação plástica (realizado pelo trabalho à frio)  Esse endurecimento dá-se devido ao aumento de discordâncias e imperfeições promovidas pela deformação, que impedem o escorregamento dos planos atômicos  A medida que se aumenta o encruamento maior é a força necessária para produzir uma maior deformação  O encruamento pode ser removido por tratamento térmico (recristalização)
  • 28. 28  Antes da deformação  Depois da deformação
  • 29. Recuperação, Recristalização e Crescimento de Grão a)Trabalho a frio; b) Após recuperação; c) Após recristalização; d) Após crescimento de grão.  Tratamentos térmicos São tratamentos feitos a altas temperaturas para eliminar os efeitos da deformação a frio:  Recuperação: liberação de parte da energia interna de deformação de um material deformado a frio;  Recristalização: formação de um novo conjunto de grãos livres de deformação, dentro de um material deformado a frio;  Crescimento de grão: aumento do tamanho médio de grão de um material policristalino.
  • 30.  A capacidade de um material se deformar plasticamente está relacionado com a habilidade das discordâncias se movimentarem.  A resistência Mecânica pode ser aumentada restringindo-se o movimento das discordâncias.  A presença de discordâncias promove uma distorção da rede cristalina de modo que certas regiões sofrem tensões.  Durante a deformação plástica o número de discordâncias aumenta drasticamente.  O contorno de grão funciona como um barreira para a continuação do movimento das discordâncias.