O fluxo de difusão depende do gradiente de concentração. Nas interfaces, há mais partículas migrando da região de alta concentração para a região de baixa concentração, a fim de equalizar as concentrações. Isso gera um fluxo médio de partículas da esquerda para a direita no seu exemplo. Cada partícula se movimenta aleatoriamente, mas estatisticamente há mais movimentos na direção do gradiente de concentração.

1. Defeitos/Imperfeições
cristalinos
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2. Defeitos cristalinos
Defeitos pontuais:
- lacunas
- interstícios
- átomos estranhos:
-substitucionais
- intersticiais
Número de lacunas em equilíbrio: Existe um número de lacunas em equilíbrio
para cada temperatura. Este número aumenta exponencialmente com a
temperatura, de acordo com lei de Arrhenius:
N v  N  exp( Qv / RT )
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3. Defeitos de linha:
São as discordâncias; podem ter
caracter em aresta, em espiral ou
mista. A discordância possui um vetor
de burguers (b), o qual tem o módulo
do deslocamento em um átomo
provocado pelo defeito.
Aresta
Mista
Espiral
A.S.D’Oliveira

4. Defeitos de linha
Determinação do vetor de Burgers da discordância.
Discordância em aresta ou cunha, corresponde à presença de um semi-
plano de átomos extra (termina em B).
Linha da discordância é perpendicular ao vetor de Burgers
A.S.D’Oliveira

5. Defeitos de linha
Discordâncias em aresta, o vetor b é perpendicular à linha da discordância
Discordâncias em espiral, o vetor de burguers é paralelo a linha da discordância.
Discordância em aresta
Discordância em espiral.
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6. Defeitos de linha:
Linha da discordância
(anel de discordância)
Discordância em aresta
b ┴ linha da
discordância (B) b
Discordância espiral
b//linha da
discordância (A)
Região deformada
Região não deformada A.S.D’Oliveira

7. Defeitos de linha:
Discordância
Distorção na mista
rede provocada
pela presença
de uma
discordância
em aresta
Campo de tensões decorrente da
presença de uma discordância
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8. Defeitos de linha:
Deslizamento de uma discordância em aresta forma um degrau de
comprimento igual ao vetor b ao final do seu deslizamento.
Simplificação: a soma de múltiplos degraus compõe a deformação plástica
total do metal.
O mesmo efeito pode ser produzido pelo deslizamento de uma discordância
em espiral
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9. Defeitos de linha
Movimento das discordâncias
Uma tensão cisalhante atuando no plano e direção de deslizamento provoca a
movimentação das discordâncias.
Mesmo que a tensão aplicada ao material seja uma tensão normal, ela vai possuir
uma componente cisalhante que atua no plano da discordância.
Quando a tensão cisalhante
atingir um valor crítico (c), a
discordância começa a se
movimentar no plano e na
direção.
O valor crítico c depende do
material e do sistema de
deslizamento considerado
(plano e direção),.
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10. Planos de deslizamento
Metais CFC (deslizamento cruzado)
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11. Defeitos de superfície:
contorno de grão - separa duas regiões de orientações cristalográficas
diferentes no material.
Contorno de
grão de
baixo angulo
Contorno
de grão
de alto
angulo
Os contornos de grão são criados durante a solidificação do material ou durante
processos de deformação e recristalização.
O contorno de grão é uma região de alta energia, devido à sua alta densidade de
defeitos cristalinos.
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12. Contornos de grão
A.S.D’Oliveira

13. Defeitos de superfície
contornos de grão - regiões repletas de defeitos cristalinos (lacunas e
discordâncias)
Constituem obstáculos ao deslizamento de discordâncias responsável pela
deformação plástica e à propagação de trincas.
Quanto mais contornos de grão, mais resistente à deformação e mais tenaz
fica o material metálico.
O refino de grãos constitui um eficiente mecanismo de aumento da
resistência e da tenacidade.
Difusão pelos contornos de grão - mais rápida, devido à alta densidade de
lacunas.
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14. Defeitos de superfície
contornos de macla/ macla - região onde os átomos apresentam uma
simetria de espelho em relação ao contorno
Resultam de deslocamentos atômicos produzidos por força mecânica (maclas
de deformação) ou pelo recozimento (maclas de recozimento).
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15. Defeitos de superfície
Falhas de empilhamento - comuns nos materiais cúbicos de faces centradas
(CFC).
Ocorrem quando, em uma pequena região do material, há uma falha na sequência
de empilhamento dos planos compactos.
Nos cristais CFC esta sequência é do tipo ABCABCABC...,
Nos cristais hexagonais compactos (HC) ela é ABABAB...
Uma sequência ABCABABCABC... em uma região do cristal CFC, caracteriza uma
falha de empilhamento, que vem a ser uma pequena região HC dentro do cristal
CFC.
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16. Defeitos de superfície
Falhas de empilhamento - podem surgir nos cristais CFC devido a dissociação de
discordâncias parciais.
O deslizamento no sistema CFC ocorre nos planos {111} segundo as direções
supercompactas <110> destes planos. Entretanto, ocorre um “ganho energético” se
a discordância se dissociar em duas para fazer este deslizamento: primeiro passa
para um plano (110) superior e depois retorna ao plano (111) original. Gera-se
assim uma falha de empilhamento entre as duas discordâncias parciais.
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17. Defeitos de superfície
Falhas de empilhamento são geradas durante a deformação plástica.
Um metal CFC terá mais ou menos falhas de empilhamento de acordo com
a sua energia de falha de empilhamento (E.F.E.) - um parâmetro sensível
à composição química
A E.F.E. é uma tensão superficial que age no sentido de recombinar as
parciais e eliminar as falhas. Mas também existe, em outro sentido, a força
de repulsão entre as duas parciais.
Metais com baixa EFE desenvolvem grandes e numerosas falhas de
empilhamento no encruamento, e têm características mecânicas diferentes
dos metais com alta EFE.
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18. Defeitos de superfície
As falhas de empilhamento influem de forma marcante nas
características mecânicas dos materiais metálicos.
Discordâncias dissociadas não podem realizar um movimento
importante, que é o deslizamento cruzado.
Assim, metais CFC com baixa energia de falha de empilhamento têm
grande densidade de falhas, e costumam apresentar as seguintes
características:
- Produzem arranjos planares de discordâncias no encruamento;
- Possuem alta expoente de encruamento (n);
- Possuem resistência à fluência, ou seja, ao amolescimento com a temperatura;
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19. Interação entre imperfeições
cristalinas
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20. Defeitos pontuais:
- Lacunas  difusão transformações de fase
- Lacunas, interstícios e átomos soluto abaixam a condutividade
elétrica e térmica
- Átomos soluto provocam endurecimento por solução sólida
Defeitos de linha (discordâncias)
Deslizamento de discordâncias nos planos atômicos mais densos permite
que o metal se deforma plasticamente.
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21. Mecanismos de endurecimento
O que são mecanismos de endurecimento?
- Obstáculos a movimentação das discordâncias que
provocam um aumento da resistência mecânica do
metal
Quatro mecanismos de endurecimento:
- Solução sólida
- Precipitação/Partículas de segunda fase
- Refino de grão
- Encruamento
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22. Anel de
discordância
Movimento de uma discordância
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23. Mecanismos de endurecimento
Solução sólida
Átomos de soluto ocupam lugares da rede cristalina de um
dado metal;
Estes átomos provocam distorção na rede; para minimizar
a energia do material procuram lugares onde se
acomodam mais facilmente => junto a discordâncias....
Dificuldade de Aumento da
movimentar resistência
discordâncias do material
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24. Mecanismos de endurecimento
Solução sólida
Efeito da dimensão do átomo de
soluto
Interação do átomo
de soluto com as
discordâncias
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25. Mecanismos de endurecimento
Solução sólida
Acomodação dos átomos de
soluto e Interação com as
discordâncias
SS substitucional SS intersticial
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26. Mecanismos de endurecimento
Precipitação/Dispersão de partículas de segunda fase
O material exibe uma segunda fase, isto região com
composição e características distintas, dispersa na matriz.
Provocarem distorção na rede;
As discordâncias vão ter dificuldade em se movimentar
através destas partículas (ex: carbonetos)
Dificuldade de Aumento da
movimentar resistência
discordâncias do material
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27. Mecanismos de endurecimento
Precipitação/Dispersão de partículas de segunda fase
Precipitação
Dependência do tipo
de precipitado
Aumenta Diminuiu
resistência resistência
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28. Mecanismos de endurecimento
Precipitação/Dispersão de partículas de segunda fase
Dispersão
Introdução de finas partículas de óxidos em uma matriz
(moagem de alta energia)
Interação partículas-discordâncias
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29. Mecanismos de endurecimento
Contornos de grão
Regiões que apresentam distorção na rede atrapalhando a
movimentação das discordâncias
Dificuldade de Aumento da
movimentar resistência
discordâncias do material
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30. Mecanismos de endurecimento
Contornos de grão
Grão refinado => maior resistência
Efeito do tipo de contorno de grão
Contorno de
grão de
baixo angulo
Contorno
de grão
de alto
angulo A.S.D’Oliveira

31. Mecanismos de endurecimento
Encruamento
A multiplicação do número de discordâncias durante a
deformação de um metal reduz o caminho livre entre
discordâncias, isto é, sua movimentação é reduzida
Dificuldade de Aumento da
movimentar resistência
discordâncias do material
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32. Mecanismos de endurecimento
Movimento das discordâncias
Sistemas primários de deslizamento: planos e direções mais compactos de uma
dada estrutura cristalina
Estes são os sistemas que são acionados num processo de deformação plástica.
aumento da
tensão
discordâncias
necessária
número de passam a
para deformar
discordâncias é interagir entre si
o material
Deformação multiplicado por eo
devido ao
plástica algumas ordens deslizamento se
aumento da
de grandeza torna mais
deformação
difícil, exigindo
recebe o nome
maior tensão.
de
encruamento.
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33. Mecanismos de endurecimento
Aumento da
Multiplicação de discordâncias resistência mecânica
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34. Movimento de discordâncias a alta temperatura:
Escalonamento de discordâncias
Interação entre lacunas e discodâncias
Mecanismo controlado por difusão
Muito importante
em fluência
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35. Mecanismos de endurecimento
 Esquematizar curvas tensão-deformação:
1. Latão vs Cu puro
2. Latão encruado vs Latão recristalizado
3. Al puro vs Liga Al encruada vs liga de Al
 Quais destes mecanismos permanecem
ativos a temperaturas elevadas?
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36. Difusão
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37. Difusão
Movimentação dos átomos: interação átomo/lacuna
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38. Difusão
Energia de difusão
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39. Difusão
Difusão substitucional
- átomos trocam de lugares com as lacunas
Taxa de difusão depende:
n. de lacunas
energia de ativação para a troca
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40. Difusão
Difusão intersticial
- mais rápida do que a difusão das lacunas
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41. Difusão
Auto-difusão
Auto difusão ocorre em ligas homogêneas que não se tem um gradiente de
concentração
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42. Difusão
Auto-difusão
Metal puro
Liga metálica
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43. Difusão
Exemplo: Recristalização
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44. Difusão
Presença de gradientes de concentração - Interdifusão
O que determina se a partícula migra para a direita ou para a esquerda?
Cada partícula sabe a sua concentração “local”?
→Cada partícula tanto pode se movimentar para a esquerda como para a
direita
→Nas interfaces vão existir mais partículas migrando para a direita do
que para a esquerda-> fluxo médio de partículas para a direita
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45. Difusão
A.S.D’Oliveira

46. Difusão
Interdifusão: os átomos tem tendência a migrar das regiões de maior
concentração para as de menor concentração
A.S.D’Oliveira

47. Difusão
Exemplo: Cementação
Carbono difunde do meio para o
interior da peça
Átomos de carbono reduzem a
movimentação dos planos e geram tensões
compressivas
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