Aula 9-Metalografia Quantitativa - Seg. do Trabalho

Descreve métodos quantitativo do trabalho a quente

1. TRABALHO A QUENTE E A
FRIO
METALOGRAFIA
QUANTITATIVA
SMM0193 –Ciência e Engenharia dos
Materiais

2. CONTORNOS DE GRÃOS
•Materiais Poli-cristalinos são formados por mono-cristais com
diferentes orientações.
A fronteira entre os mono-cristais corresponde a um defeito bi-
dimensional chamado de defeito de superfície.
Este defeito refere-se ao contorno que separa os grãos (ou cristais),
com diferentes orientações cristalográficas, presentes num material
poli-cristalino.
Grão = Cristal
No interior do grão todos os átomos estão arranjados segundo
um
“único modelo”e “única orientação”, caracterizada pela
célula unitária.

3. ControledoGrão:
Forma:dadapelapresençados
grãoscircunvizinhos.
Tamanho:composição;taxadecristalização(ou
solidificação).
Característicasdocontornodogrão:
Empacotamentomenoseficiente
Energiamaiselevada
Favoreceanucleaçãodenovasfases(segregação)
Favoreceadifusão

4. A:Formaçãodepequenos
núcleosdecristalização
(cristalitos);
B: Crescimentodos
cristalitos;
C:FormaçãodeGrãos,com
formatosirregulares,após
completadaasolidificação;
D:Vistanummicroscópioda
estruturadeGrãos(aslinhas
escurassãooscontornosdos
Grãos)
A B
C D
MECANISMO DE FORMAÇÃO DO GRÃO

5. EXEMPLO

6. Encruamento

ln1e
S
A
0
A
S1e

7. DEFORMAÇÃO À FRIO
Aumentaadurezaearesistênciadosmateriais,
masaductilidadediminui
Permiteaobtençãodedimensõesdentrode
tolerânciasestreitas
Produzmelhoracabamentosuperficial

8. ENCRUAMENTO OU ENDURECIMENTO
PELA DEFORMAÇÃO À FRIO
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 (recozimento)

9. RelaçãoMonotônicaentre Tensão-Def. Verdadeiras
Descarregamento.
elástico
E E
•
P



p

e

t
Def. total 
t
Def. Elast. 
e
Def. Plast. 
p

t= 
e+ 
p

e=/E

10. DeformaçãoPlástica
1.0
H
n
Log Tensão Verd, (
log

)
Log Def. Plast, (log
p)
H –Coeficiente de resistência
n -Expoente de encruamento

p
n
n
p
nK
K
or
K




logloglog

1
p


 n
1
K

E









t

12. Forjamento
Laminação
Trefilação Embutimento
Profundo
Estiramento
Matriz
Cisalhamento
ExtrusãoExtrusão
TIPOS DE CONFORMAÇÃO
Muitastécnicassãoutilizadasparasimultaneamentedarformae
fortalecerosmetaisportrabalhoàfrio.

14. MECÂNICA DA LAMINAÇÃO

15. MECÂNICA DA LAMINAÇÃO

16. LAMINAÇÃO A FRIO

17. LAMINAÇÃO -PRODUTOS

19. EXTRUSÃO
Como o tubo de creme
dental, o metal não é
líquido, mas se torna
um sólido maleável no
momento da extrusão,
e assim ele pode
assumir a forma
desejada como se
mudássemos o formato
do bico do tubo de
creme dental.
EXTRUSÃO

20. EXTRUSORA

21. EXTRUSÃO –PRODUTOS E PERFIS

22. EXTRUSÃO –PRODUTOS E PERFIS

23. FORJAMENTO
MATRIZ ABERTA MATRIZ FECHADA S/
REBARBAS

24. FORJAMENTO
MATRIZ FECHADA C/ REBARBA

27. FORJAMENTO -PRODUTOS

30. TREFILAÇÃO

31. TREFILAÇÃO -PRODUTOS

32. Estrutura do grão
deformado por
trabalho a frio de um
aço baixo carbono.
trabalho a frio:
(a)10%
(b) 30%
(c) 60% and
(d) 90% (250).
ENCRUAMENTO

33. Original
43 kpsi
6% red.
49 kpsi
11% red.
54 kpsi
21% red.
62 kpsi
29% red.
69 kpsi
37% red.
76 kpsi
50% red.
86 kpsi
60% red.
94 kpsi
69% red.
99 kpsi
Efeito do encruamento (%redução a frio) sobre a Resistência à Tração

34. ©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning
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ANISOTROPIA
O alinhamento
dos grãos e o
alongamento
das inclusões
causam um
direcionamento
destas.

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Comportamento
anisotrópico de uma
chapa de Al-Li usado em
aplicações aeroespaciais.
Observe as variações em
resistência em função das
orientações dos grãos.
ANISOTROPIA

36. RECOZIMENTO: Mecanismos que ocorrem no
aquecimento de um metal encruado
ESTÁGIOS: Recuperação, Recristalização e Crescimento de grão

38. RECUPERAÇÃO
Háumalíviodastensõesinternas
armazenadasduranteadeformaçãodevidoao
movimentodasdiscordânciasresultanteda
difusãoatômica
Nestaetapaháumareduçãodonúmerode
discordânciaseumrearranjodasmesmas
Propriedadesfísicascomocondutividade
térmicaeelétricavoltamaoseuestadooriginal
(correspondenteaomaterialnão-deformado)

39. RECRISTALIZAÇÃO
Depoisdarecuperação,osgrãosaindaestão
tensionados
Narecristalizaçãoosgrãosetornam
novamenteequiaxiais(dimensõesiguaisem
todasasdireções)
Onúmerodediscordânciasreduzmaisainda
Aspropriedadesmecânicasvoltamaoseu
estadooriginal
Forma-se um novo conjunto de grãos que são equiaxiais

40. RECRISTALIZAÇÃO
Pode-se refinar o grão
de uma liga monofásica
mediante deformação
plástica e recristalização
Forma-se um novo
conjunto de grãos que
são equiaxiais

41. CRESCIMENTO DE GRÃO
Depois da recristalização se o material
permanecer por mais tempo em
temperaturas elevadas o grão continuará
à crescer
Em geral, quanto maior o tamanho de
grão mais mole é o material e menor é
sua resistência

42. Quanto maior a temperatura, mais energia para o grão crescer.
(a) Recozido a 400oC, (b) recozido a 650oC, e (c) recozido a 800oC .
CRESCIMENTO DE GRÃO

44. TEMPERATURAS DE
RECRISTALIZAÇÃO
A temperatura de recristalização depende
do grau de deformação
A temperatura de recristalização está
entre 1/3 e ½ da temperatura de fusão

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QUANTO MAIS ALTA
A TEMPERATURA
DE RECOZIMENTO,
MAIS RÁPIDA A
RECRISTALIZAÇÃO
ACONTECE.
Note que a
temperatura de
recristalização pode
não acontecer a uma
temperatura fixa.
DEPENDÊNCIA DA TEMPERATURA DE
CRISTALIZAÇÃO E DO TEMPO

46. TEMPERATURA DE RECRISTALIZAÇÃO
•TIPO DE MATERIAL
•GRAU DE
DEFORMAÇÃO

47. DEFORMAÇÃO À QUENTE E
DEFORMAÇÃO À FRIO
Deformação à quente:quando a
deformação ou trabalho mecânico é
realizado acima da temperatura de
recristalização do material
Deformação à frio:quando a
deformação ou trabalho mecânico é
realizado abaixo da temperatura de
recristalização do material

48. DEFORMAÇÃO À QUENTE
VANTAGENS
Permiteoempregodemenoresforçomecânicoparaamesma
deformação(necessita-seentãodemáquinasdemenorcapacidade
secomparadocomotrabalhoafrio).
Promoveorefinamentodaestruturadomaterial,melhorandoa
tenacidade
Eliminaporosidades
Deformaprofundamentedevidoarecristalização
DESVANTAGENS :
Exigeferramentaldeboaresistênciaaocalor,oqueimplicaem
custo
Omaterialsofremaioroxidação,formandocascadeóxidos
Nãopermiteaobtençãodedimensõesdentrodetolerânciasestreitas

50. Tamanhodogrãoinfluinaspropriedadesdosmateriais.
Otamanhodogrãoédeterminadoatravésde“cartaspadrões”.
ASTM-AmericanSocietyforTestingandMaterials
(ouABNT)
Númerodotamanhodegrão:1-10
Aumento:x100
N=2
n-1
N=númeromédiodegrãosporpolegadaquadrada
n=tamanhodogrão
TAMANHO DO GRÃO

51. Tamanho do grão: Ocular para medida
direta
A rede hexagonal que se igualar
na projeção, com os grãos da
amostra, para um aumento de
100x, representará o número do
tamanho do grão

52. Determina-seonúmerodegrãossituadosdentrodocírculo(n
c)eo
númerodegrãosinterceptadospelacircunferência(n
i)
Onúmerodegrãosporunidadedeárea
Tamanho do grão: Método planimétrico de
Jefferies
Númerodegrãosequivalentec
i
eq
N
N
N 
2
Númerodegrãosporunidadede
comprimento
DiâmetromédiodosgrãosANN
eqA
/ 2
.735,0
LA
NN L
N
D
1


53. Nestemétodoefetua-seacontagem
donúmerodecontornosdegrão
interceptadospelaslinhas-testede
comprimentoconhecido.
Odiâmetro(tamanhodogrão-D)é
calculadopelaseguinterelação:
(número de interseções) x
(aumento)
comprimento da linha teste
N
L=
D = 1/N
L
Tamanho do grão:Método da intercepção
linear de Heyn

54. MEDIDA DA PROPORÇÃO DE FASE
A metodologia convencional para determinação de percentual
de fase consiste em usar um reticulado quadriculado com 25
interseções.
Em geral um papel transparente com o reticulado é
sobreposto à fotografia.

55. MEDIDA DA PROPORÇÃO DE FASE
N
T: no total de pontos da malha
N
i: no total de pontos da malha que estão
contidos na fase i
A fração em área de uma fase i
São avaliadas três possíveis situações:
(1) O intercepto está totalmente sobre uma fase (+1)
(2) O intercepto não está sobre uma fase (+0)
(3) O intercepto está parcialmente sobre a fase (+0,5)T
i
i
N
N
f