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Crescimento de Grão [18]
Restauração após o encruamento
redução da energia interna
RecuperaçãoRecuperação
Restauração Recristalizaçãoestau ação ec sta ação
Crescimento de grãog
1>
Crescimento de Grão
Crescimento de grão: resulta da redução da energiade superfície associada aos contornos de grão dos materiais.p g
Analogia bolhas / espuma de sabão
The first director of the Institute for the Study of Metals (The University of Chicago), Cyril Stanley Smith, photographed around 1952. Smith is holding a small glass capsule full of soap bubbles that he used to illustrate how surface forces control the growth of grains in solid materials
2>
Crescimento de Grão
Analogia bolhas / espuma de sabãomovimento
pe
movimentoda superfície
k)pp(p γ⋅=−=Δ
D)pp(p ei =−=Δ
ppi
pressãopi > pe
ar
γ - energia interfacial [J m-2] D
3>
γ energia interfacial [J.m ]D – diâmetro da bolha [m]
D
Crescimento de Grão
Crescimento de bolhas de espuma de sabão:
tempo,em minutosem minutos
Resultado experimental:Resultado experimental:n < 6 – bolha de espuma desaparecen = 6 bolha de espuma estável
4>n = 6 – bolha de espuma estáveln > 6 – bolha de espuma cresce
Crescimento de Grão
Energia dos contornos de grão metálicos:
externas (γ = 1 a 2 J.m-2)SuperfíciesSuperfícies
internas (γ = 0,3 a 0,5 J.m-2)
6>
Crescimento de Grão
Interação entre os contornos de grão monofásico:
γb grão 3
aγacgrão 1
ab
γcgrão 2
)csen()bsen()asen(cba γ
=γ
=γ
equilíbrio estático
7>
)csen()bsen()asen(
Crescimento de Grão
Metais monofásicos policristalinos:• efeito da curvatura dos
i t ã d át
• efeito da curvatura dos contornos de grão
• movimentação dos átomose do contorno de grão
8>
Crescimento de Grão
Lei de crescimento de grão:
⎞⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅−
⋅⋅=−TR
QexptKDD o2o
2
⎠⎝ TR
Crescimento isotérmico de grão em
9>Crescimento isotérmico de grão em
latão 90Cu-10Zn
Crescimento de Grão
Efeito da solução sólida sobre o crescimento de grão:arrasto de soluto dificulta a movimentação do contornoarrasto de soluto dificulta a movimentação do contorno,restringindo o crescimento de grão.
Efeito das partículas sobre o crescimento de grão:di t ib i ã d tí l (t h tid d )distribuição de partículas (tamanho, quantidade)
“ancoramento” dos contornos de grão
crescimento de grão inibido
10>melhor resistência mecânica e tenacidade
Crescimento de Grão
Bloqueio dos contornos de grão por partículas:
força de “ancoramento” rNF ab ⋅γ⋅π⋅=
força de “crescimento”R
2Fcγ⋅
=R
11>
Crescimento de Grão
Modelos para o bloqueio dos contornos de grãotí lpor partículas:
solubilidade )ƒ(eficácia dos precipitados = tamanhofração volumétrica)ƒ( )ƒ(
Modelo de Zener d4D ⋅=Modelo de Zener
f3D
⋅
Modelo de Gladman ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −⋅
⋅π=
223
f6dD ⎟
⎠⎜⎝⋅ Z2f6
sendo D e d os tamanhos de grão e da partícula, respectivamente, f é a
12>
sendo D e d os tamanhos de grão e da partícula, respectivamente, f é afração volumétrica e Z é a razão de heterogeneidade da microestrutura.
Crescimento de Grão
Efeito das partículas sobre o crescimento de grão:
Coladas et al. (1977) – Crescimento de grão austenítico
TCG
aços sem microligantes aços com adição de nióbio
TCG
13>aços sem microligantes(crescimento normal)
aços com adição de nióbiotemperatura crítica (TCG)
Crescimento de Grão
Caracterização por microscopia ótica:
Gallego (1994) – Crescimento de grão austenítico
aço ABNT 4140austenitizado a 900,1000 1100 1200 e1000, 1100, 1200 e1300°C sem encharque.Ataque: pícrico. 125X.
14>250 μm
Crescimento de Grão
Interação das partículas com contornos de grão:
Gallego (1994) – Crescimento de grão austenítico
15>Antigos contornos de grão austenítico revelados com solução ácida.
Crescimento de Grão
Bibliografia:
Dieter, G. E. Metalurgia Mecânica. Guanabara Dois, 2a. ed Rio de Janeiro 1981 pp 206 209ed., Rio de Janeiro, 1981, pp. 206-209.
Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência dos Materiais. Ed. Edgard Blucher São Paulo 1970 pp 133 135Edgard Blucher, São Paulo, 1970, pp. 133-135.
Guy, A. G. Ciência dos Materiais. LTC/EDUSP, São Paulo 1980 pp 316-321Paulo, 1980, pp. 316-321.
Reed-Hill, R. E. Princípios de Metalurgia Física. Ed.Guanabara Dois Rio de Janeiro 1982 pp 254-272Guanabara Dois, Rio de Janeiro, 1982, pp. 254 272.
http://jfi.uchicago.edu/aboutinstitute/documents/first_fifteen_photo.shtmlhttp://www.tms.org/pubs/journals/JOM/0109/Holm-0109.htmlhtt // k/ h t / b t t / i i ht lhttp://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/abstracts/grain.movies.html
Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Materiais de Construção Mecânica I.
16® 2009. Permitida a impressão e divulgação. http://www.dem.feis.unesp.br/maprotec/educacional.shtml/
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