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Os defeitos na rede influenciam e determinam muitas propriedades do material ou ativar vários processos importantes para a tecnologia de materiais.

Geralmente, pode-se afirmar que cada defeito na rede leva a mudanças que resultam no fortalecimento do material. Além disso, os vazios favorecem mudanças nas posições dos átomos da matriz e de contorno, portanto, processos de difusão e processos relacionados com a difusão, como a transformação de fase, a precipitação de átomos, e os processos de recristalização. Deslocamentos são de grande importância para a deformação plástica de materiais cristalinos.

Processos de difusão

Distingue-se entre a autodifusão com mudanças de posições em metais puros e difusão externa, este último, além disso leva a uma mudança da composição em solução sólida na direção de um equilíbrio termodinâmico.

Possibilidades de mudanças de posição na estrutura: Figura 1

Em temperaturas média e baixa a difusão em contornos de grão podeser várias vezes mais rápida que a difusão de volume. Em temperaturas mais altas do volume de difusão é mais freqüente devido à pequena porção de contornos de grão sobre o volume total.

Transformação de fases

O processo de transformação compreende tanto a nucleação e crescimento. Se a nucleação pode ocorrer em cada posição da rede, ele é chamado de nucleação homogênea. Durante a nucleação heterogênea – que ocorre quase exclusivamente durante a soldagem – os núcleos são formados principalmente em locais de defeito da rede, tais como contornos de grão, luxações, etc…

O mecanismo de crescimento dos grãos é dependente do tipo de transformação. Com uma mudança simultânea na concentração ou na composição da difusão dos átomos é necessário. Com referência, por exemplo, precipitações ou segregação, é a difusão transportada ao longo de áreas maiores.

Crescimento transformações alotrópicas recristalização, ou em grãos, no entanto, ocorrer sem uma mudança essencial na composição.

Se o arranjo dos átomos para outro muda em uma transição de fase única, não há nenhuma ativação térmica necessária, depois de nucleação. O movimento da superfície limite entre o núcleo e os produtos da matriz em alta velocidade e é independente da temperatura. Esse crescimento leva atérmicos lugares durante a modificação martensítica.

Processos de precipitação

Endurecimento Tais ligas endurecíveis que têm pelo menos uma fase de solubilidade dependente da temperatura. As propriedades destes materiais são predominantemente determinadas por processos de tratamento térmico “solução de tratamento térmico – têmpera – o envelhecimento”.
Solução tratamento térmico serve para enriquecer a solução sólida que contém os componentes de liga eficaz para endurecimento. Por meio de resfriamento rápido, a solução sólida enriquecida com elementos de liga, será transformada em estado supersaturado.

Durante o envelhecimento a seguir, que pode ser realizado a temperatura ambiente ou a temperaturas elevadas, precipitações a partir da solução sólida supersaturada irão ocorrer. Distingue-se entre precipitações coerentes,

em parte, coerente e incoerente.

Com uma precipitação coerente a estrutura de cristal da fase matriz são coerentes. As diferenças nas distâncias atômicas levam a tensões. Portanto, as precipitações, em parte, são coerentes mostrar uma coerência entre as treliças parcialmente apenas. Precipitações incoerente tem sempre uma estrutura de treliça distintamente diferente da liga matriz.

Ambos, os átomos dissolvidos, bem como os diferentes tipos de precipitação dificultar o movimento de deslocação, assim, levando a um aumento na força. A extensão da influência sobre os valores de resistência mecânica o material é dependente do sistema dada liga.

Endurecimento ao tempo de metais não-ferrosos, tais como ligas de alumínio ou de certas ligas a base de níquel, cobre, titânio, cobalto é um importante método de aumentar a força. Esse mecanismo de aumentar a força também é feita com o uso de aços, em particular com os austeníticos Cr/Ni, aços martensíticos ou aços Ni/Co/Mo.

Envelhecimento

O envelhecimento é a alteração das propriedades de um material definidas no decorrer do tempo. Distingue-se entre o envelhecimento têmpera e envelhecimento.
Obtém-se o resultado de envelhecimento através do resfriamento rápido de aços com baixo teor de carbono, a partir da região austenítica.
Aqui, o carbono não se precipita como cementita terciária ao longo do contorno de grão, mas enriquece nas posições defeituosas da estrutura, assim, levando a um efeito de endurecimento. Por meio de recozimento a temperaturas superiores a 200 ° C, o aumento da força pode ser neutralizado.

Se os aços contêm uma quantidade definida de nitrogênio e fósforo, estes elementos podem precipitar em certas condições como fases metaestáveis ​​e reduzir decisivamente o comportamento de deformação, em especial o trabalho de impacto, onde a força é aumentada em apenas o mínimo. Se o material tem sido adicionalmente deformado a frio, existe uma maior densidade de deslocamento. Portanto, a dissolução de N, P, e C em átomos precipitado nesta desorganização, dificultam o deslocamento, para que mais cedo durante a deformação em temperaturas de 200 ° a 300 ° C ao envelhecimento podem ocorrer (fragilidade ferrita).

Ao passo que seu tamanho pode aumentar devido ao envelhecimento com temperaturas muito altas ou períodos muito longos respectivamente.
Por meio deste processo, também chamado super envelhecimento, a força será reduzida novamente.

Trabalho a frio

A capacidade de materiais cristalinos deformarem plasticamente é acima de tudo com base em deslocamentos.
A densidade de discordâncias pode ser aumentada por resfriamento rápido ou predominantemente pela deformação a frio.

Com o aumento, os deslocamentos prejudicam uns aos outros, parcialmente bloqueios por resistência são formados devido à interseção de deslocamentos. O resultado é uma forte distorção da rede cristalina e, portanto, o reforço do material. Ao mesmo tempo, a dureza, o limite de escoamento, bem como a resistência à tração e alongamento são aumentados, a área e resistência ao impacto são reduzidos.

Como já foi dito no parágrafo sobre o envelhecimento, as discordâncias podem influenciar o comportamento da precipitação dos átomos de contorno de grão dissolvido na matriz básica, uma vez que o campo de tensão das discordâncias é uma zona de precipitação favorecida. A fim de eliminar discordâncias fora desta “nuvem de átomos de contorno de grãos” novamente, primeiramente a tensão um pouco maior do que o necessário tem que ser exercida para o movimento de deslocamento (definido limite de elasticidade).

Deformação a frio de um material metálico, devido aos defeitos introduzidos na rede leva ao aumento da energia interna e energia de deformação, portanto, livre. Uma fonte de calor correspondente nesse estado termodinamicamente instável visa diminuir a energia de deformação livre por meio da reorganização e redução de defeitos de rede. Tecnicamente, isto pode ser obtido por meio de recozimento ou de recristalização.

Recuperação

A recuperação de um material ocorre com alterações estruturais não visíveis em um microscópio óptico em temperaturas inferiores às necessárias para a recristalização. Há reações de defeitos no reticulado formando ponto entre si e com outros defeitos de estrutura. Aqui, os átomos intersticiais migram para os espaços vazios, as vagas se condensam para formar várias vagas ou são recuperadas através da migração ao longo do contorno de grãos ou para a superfície.

A força diminui ligeiramente em uma conformabilidade ligeiramente melhorada. Além disso, as tensões internas podem ser reduzidas apenas parcialmente.

Recristalização

Nas mais elevadas temperaturas os grãos são formados novamente. Este processo de formação de novos cristais e seu crescimento é chamado de recristalização. Os deslocamentos são eficazes como agentes nucleastes. Portanto, um grau de deformação crítica do material é necessário para uma recristalização, em que não ocorre a recristalização.
O tamanho de grão recristalizado de uma estrutura é dependente do número de cristais e velocidade de crescimento, os quais são determinados pelo grau de resfriamento, a temperatura de recozimento e do tempo de imersão.

Figura 5: Diagrama de recristalização do Al99,6; tempo de imersão 2 h. 1 = tamanho de grão grosseiro no intervalo de resfriamento, 2 = recristalização primária com granulação fina e média, tamanho, 3 = granulação grosseira devido a recristalização secundária.

Inclusões sólidas e precipitações predominantemente da fase pode essencialmente retardar o curso da recristalização ou impedi-la parcial ou totalmente, até uma temperatura definida.

Um maior grau de deformação de um crescimento orientado de grãos individuais pode ocorrer em vez de um crescimento de grãos multilateral uniforme. Este processo é chamado de recristalização secundária.

Ambos, alongamento e resistência à fratura de um material deformado a frio podam, dependendo do grau de recristalização, assumir os valores antes da deformação a frio novamente.

A temperatura necessária para a recristalização não é um parâmetro exatamente definido do material, pois depende do grau de deformação, o estado da estrutura e da característica térmica e mecânica do material em geral, respectivamente. Portanto, a temperatura média recristalização de alumínio (99,0%) é de aproximadamente 290 ° C, de aço não ligado (C <0,2%) ~ 550 ° C e níquel (99,4%) ~ 600 ° C.

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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