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.

1. Encruamento, Recuperação, Recri
stalização e Crescimento de grãos
Thiago Lu
Pedro Jaeger
Felipe Monteiro
Jonas Bortolotto
André Paiva

2. INTRODUÇÃO
• Mecanismos de endurecimento
1- Solução sólida
2- Precipitação
3- Encruamento
3.1 – Recuperação
3.2 – Recristalização
3.3 – Crescimento de grão

4. Encruamento
• O que é
• Causa

5. Encruamento
• σv = K × δn
• Coeficiente de encruamento
• Coeficiente de resistência
• Deformação verdadeira
• Tensão verdadeira

6. Encruamento

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

8. Recuperação, Recristalizaçã
oe
Crescimento de grãos

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

12. Recuperação

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.

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)

19. Crescimento 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)

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.

26. Material Base – 200x
Estrutura ferrítica
Grãos equiaxiais

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 =

29. Encruado – 200x

31. Material recozido – 100x
Material recozido à 600 °C
por 15 minutos.

32. Recozido – 15 min – 200x

37. Encruado e não encruado – 200x

38. Encruado e recozido 15 min – 200x

39. Encruado e recozido por 60min – 200x

40. Recozido 15min e 8h

41. Dureza Vickers
• Carga: 20N
• Tempo:10s
• 5 medidas