Curvas de Tração e Arranjos de Discordâncias

O Ensaio de Tração
COT 741 – Princípios de
Deformação Plástica
Monocristais
III
Estágio I – Deslizamento Fácil

II
I
Estágio II – Encruamento
Estágio III – Recuperação Dinâmica

Estágios de Encruamento
• Estágio I – Deslizamento Fácil
– Baixa densidade de discordâncias, logo, há pouca restrição à
movimentação das mesmas (não há interação entre
discordâncias). A tensão cresce muito pouco com a deformação;
• Estágio II – Encruamento
– A densidade de discordâncias aumenta muito rápido, as
discordâncias começam a interagir, encruando o material. A
tensão cresce muito com a deformação;
• Estágio III – Recuperação Dinâmica
– A densidade de discordâncias está próxima a de saturação,
podendo formar arranjos que minimizem a energia total do
sistema (sub-grãos). A tensão cresce menos com a deformação.
Monocristais
σe1
σe2
São anisotrópicos quanto
à sua resistência
mecânica, ou seja, há
uma relação entre a
direção da tensão
principal de
carregamento e a
orientação cristalina.
Considere σe como a
tensão limite de
escoamento. Se o fator
de Schmid para o cristal
da esquerda for maior do
que o do cristal da
direita, σe1 < σe2
Policristais
σn
III
II
SÓ POSSUEM OS ESTÁGIOS II E III
(em alguns casos apresentam um
estágio de comportamento semelhante
ao de deslizamento fácil e há estudos
sobre estágios IV e V em ensaios em
temperaturas elevadas)
εn
Arranjos de Discordâncias
Estágio II – Encruamento Linear
• No início as discordâncias estão deslizando ao longo de
um único sistema de deslizamento, formando um arranjo
planar (não representado no slide seguinte);
• Depois, barreiras são encontradas e as reações de
discordâncias aumentam. A densidade de discordâncias
é elevada, sendo a energia do sistema minimizada com
a formação de
emaranhados de discordâncias
(tangles);
• Os emaranhados tornam-se interconectados, formando
uma estrutura celular cujas paredes são emaranhados;
• Com o aumento da densidade de discordâncias as
células se tornam menores, até atingir um tamanho
crítico, enquanto as paredes ficam mais espessas.
Arranjos de Discordâncias
Estágio II – Encruamento Linear
Emaranhado
σ
Aumento
da Tensão
Aumento da
Densidade
de Discordâncias
Célula
Aumento da
Espessura da
Parede da Célula
Diminuição
do Tamanho
da Célula
σ
Arranjos de Discordâncias
Estágio III – Recuperação Dinâmica
• Para dar continuidade à deformação, o material deve aliviar a
tensão mecânica minimizando a energia do sistema;
• Em alguns locais, as discordâncias se empilham, formando uma
fronteira de orientação cristalina dentro de um mesmo grão;
• Essa diferença é menor do que 5°, formando então o chamado
contorno de baixo ângulo;
• Os campos de distorção elástica das discordâncias alinhados
interage de forma que campos trativos se alinham aos
compressivos, minimizando a distorção global, logo, abaixando a
energia total do sistema;
• Esse fenômeno ocorre durante um processo chamado de
poligonização, também presente durante a recristalização. O
estágio III pode ocorrer sem poligonização, entretanto, se houver
poligonização é um indício que ocorreu o estágio III.
Arranjos de Discordâncias
Estágio III – Recuperação Dinâmica
Contorno
de Baixo
Ângulo
A configuração à direita diminui o campo de distorção elástica
líquido da estrutura cristalina
Arranjos de Discordâncias
Estágio II
Estágio III
Encruamento Linear
Encruamento Parabólico
(concavidade negativa)
Pequeno alívio de tensão
Grande alívio de tensão
Estrutura Celular
Sub-grãos
Mais atuante em materiais de
elevada resistência mecânica
Mais atuante em materiais de
elevada ductilidade