O que é Refinamento de Grão – Reforço do Limite de Grão – Definição

Fortalecimento de Metais

A resistência de metais e ligas pode ser modificada através de várias combinações de trabalho a frio, ligas e tratamento térmico. Conforme discutido na seção anterior, a capacidade de um material cristalino se deformar plasticamente depende em grande parte da capacidade do deslocamento se mover dentro de um material. Portanto, impedir o movimento das discordâncias resultará no fortalecimento do material. Por exemplo, uma microestrutura com grãos mais finos normalmente resulta em maior resistência e tenacidade superior em comparação com a mesma liga com grãos fisicamente maiores. No caso do tamanho do grão, também pode haver compensação entre as características de resistência e fluência. Outros mecanismos de reforço são alcançados à custa de menor ductilidade e tenacidade. Existem muitos mecanismos de fortalecimento, que incluem:

• Reforço de Solução Sólida (liga)
• Endurecimento por Trabalho (Trabalho a Frio)
• endurecimento por precipitação
• Refinamento de Grãos
• Endurecimento da Transformação

Refinamento de Grão – Fortalecimento do Limite de Grão

O reforço de contorno de grão (ou reforço de Hall-Petch) é um método de reforço de materiais alterando seu tamanho médio de cristalito (grão). O tamanho do grão determina as propriedades do metal. Por exemplo, tamanho de grão menor aumenta a resistência à tração e tende a aumentar a ductilidade. Um tamanho de grão maior é preferido para melhorar as propriedades de fluência em alta temperatura. Diminuir o tamanho do grão também é uma maneira eficaz de aumentar a ductilidade. Quando o tamanho do grão é reduzido, há mais grãos com um maior número de planos de deslizamento arbitrariamente alinhados para as discordâncias nos grãos. Isso oferece mais oportunidades para que algum deslizamento ocorra em um material estressado. Os contornos de grão agem como um impedimento ao movimento das discordâncias pelos dois motivos a seguir:

1. A discordância deve mudar sua direção de movimento devido à orientação diferente dos grãos.
2. Descontinuidade dos planos de deslizamento do grão um para o grão dois.

Assim, o refinamento de grão fornece um meio importante para melhorar não apenas a resistência, mas também a ductilidade e a tenacidade. Muitos outros mecanismos de reforço são alcançados em detrimento da ductilidade e tenacidade. Para muitos materiais, o limite de escoamento σ varia com o tamanho do grão de acordo com

σ _y = σ _y,0 + k/d ^x

Nesta expressão, denominada equação de Hall-Petch, k é uma constante, d é o diâmetro médio do grão e σ_y,0 é a tensão de escoamento original. Observe que esta equação não é válida para materiais policristalinos de grão muito grande (isto é, grosseiro) e grão extremamente fino.

O efeito sinérgico dos elementos de liga e do tratamento térmico produz uma enorme variedade de microestruturas e propriedades dos aços.

• Vanádio. O vanádio é geralmente adicionado ao aço para inibir o crescimento do grão durante o tratamento térmico. Ao controlar o crescimento do grão, melhora a resistência e a tenacidade dos aços endurecidos e revenidos. O tamanho do grão determina as propriedades do metal. Por exemplo, tamanho de grão menor aumenta a resistência à tração e tende a aumentar a ductilidade. Um tamanho de grão maior é preferido para melhorar as propriedades de fluência em alta temperatura.
• Tungstênio. O tungstênio produz carbonetos estáveis ​​e refina o tamanho do grão para aumentar a dureza, principalmente em altas temperaturas. O tungstênio é amplamente utilizado em aços para ferramentas de alta velocidade e foi proposto como substituto do molibdênio em aços ferríticos de ativação reduzida para aplicações nucleares.

Departamento de Energia dos EUA, Ciência de Materiais. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 e 2. Janeiro de 1993.
Departamento de Energia dos EUA, Ciência de Materiais. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 e 2. Janeiro de 1993.
William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução 9ª Edição, Wiley; 9 edição (4 de dezembro de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
Eberhart, Mark (2003). Por que as coisas quebram: entendendo o mundo pela maneira como ele se desfaz. Harmonia. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introdução à Termodinâmica dos Materiais (4ª ed.). Editora Taylor e Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Uma Introdução à Ciência dos Materiais. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-07097-1.
Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiais: engenharia, ciência, processamento e design (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
JR Lamarsh, AJ Baratta, Introdução à Engenharia Nuclear, 3ª ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

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Indústria metalmecânica