Defeitos lineares e cálculo de tamanho de grão

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<p>DEFEITOS LINEARES: DISCORDÂNCIAS</p><p>Discordâncias em uma</p><p>liga de titânio.</p><p>Discordâncias em espiral</p><p>em um monocristal de SiC.</p><p>DEFEITOS LINEARES: DISCORDÂNCIAS</p><p>Uma discordância é um defeito linear ou unidimensional em</p><p>torno do qual alguns átomos estão desalinhados.</p><p>Quando se tem uma porção extra de um plano de átomos, ou</p><p>semipleno, cuja aresta termina no interior do cristal. Essa discordância é</p><p>conhecida como discordância em cunha; É um defeito linear que fica</p><p>centralizado sobre a linha definida ao longo da extremidade do</p><p>semipleno extra de átomos.</p><p>Essa extremidade é algumas vezes denominada linha da</p><p>discordância.</p><p>DISCORDÂNCIAS E RESISTÊNCIA MECÂNICA</p><p>RESISTÊNCIA MECÂNICA</p><p>DISCORDÂNCIA EM ARESTA</p><p>ARESTA</p><p>SEMIPLANO</p><p>DISCORDÂNCIA EM ESPIRAL</p><p>·</p><p>DISCORDÂNCIA</p><p>Esse tipo de discordância, pode ser considerada como a</p><p>consequência da tensão de cisalhamento que é aplicada para produzir a</p><p>distorção mostrada na figura.</p><p>A discordância helicoidal tem seu nome derivado da trajetória ou</p><p>inclinação em espiral ou helicoidal que é traçada ao redor da linha da</p><p>discordância pelos planos atômicos de átomos.</p><p>DISCORDÂNCIA EM ESPIRAL</p><p>DISCORDÂNCIA MISTA</p><p>Linha da discordância</p><p>DISCORDÂNCIA MISTA</p><p>A maioria das discordâncias encontradas nos materiais</p><p>cristalinos provavelmente não é nem puramente em cunha nem</p><p>puramente helicoidal, mas exibe componentes de ambos os tipos; essas</p><p>discordâncias são denominadas discordâncias mistas.</p><p>A deformação permanente da maioria dos materiais cristalinos</p><p>ocorre pelo movimento das discordâncias.</p><p>Os materiais cristalinos contem algumas discordâncias que</p><p>foram introduzidas durante a solidificação, durante a deformação</p><p>plástica e como consequência das tensões térmicas resultante de um</p><p>resfriamento rápido.</p><p>DISCORDÂNCIAS: O VETOR DE BURGERS</p><p>4→</p><p>4←</p><p>4↓4↑</p><p>Cristal perfeito Cristal com discordância em aresta</p><p>4→</p><p>4←</p><p>4↓4↑</p><p>Johannes M. Burgers</p><p>(1895-1981). Engenheiro</p><p>américo-holandês</p><p>DISCORDÂNCIAS E O VETOR DE BURGERS</p><p>PARALELOS</p><p>·</p><p>PERPENDICULARES NEM PARALELOS</p><p>NEM</p><p>PERPENDICULARES</p><p>ARESTA</p><p>ESPIRAL</p><p>MISTA</p><p>DEFEITOS INTERFACIAIS</p><p>EXEMPLOSEXEMPLOS</p><p>Superfície</p><p>externa</p><p>Superfície</p><p>externa</p><p>Contorno</p><p>de grão</p><p>Contorno</p><p>de grão</p><p>Contorno de</p><p>macla</p><p>Contorno de</p><p>macla</p><p>Falhas de</p><p>empilhamento</p><p>Falhas de</p><p>empilhamento</p><p>Fronteiras</p><p>entre fases</p><p>Fronteiras</p><p>entre fases</p><p>DEFEITOS INTERFACIAIS</p><p>São contornos que possuem duas dimensões e que</p><p>normalmente separam regiões dos materiais que possuem estrutura</p><p>cristalina e/ou orientações cristalográficas diferentes.</p><p>Superfícies externas: Ao longo do qual termina a estrutura do cristal, os</p><p>átomos de superfície não estão ligados ao número máximo de vizinhos</p><p>mais próximos e estão portanto em um estado de maior energia que os</p><p>átomos na posições interiores.</p><p>Contorno de grão: Ele é o contorno que separa dois pequenos grãos ou</p><p>cristais com diferentes orientações cristalográficas nos materiais</p><p>policristalinos.</p><p>DEFEITOS INTERFACIAIS: SUPERFÍCIE EXTERNA</p><p>Átomo interno</p><p>Átomo com maior energia</p><p>EN</p><p>ER</p><p>G</p><p>IA</p><p>DEFEITOS INTERFACIAIS: CONTORNO DE GRÃO</p><p>GRÃO</p><p>Orientação da</p><p>célula unitária</p><p>Contorno</p><p>de grão</p><p>O CONTORNO DE GRÃO</p><p>EN</p><p>ER</p><p>G</p><p>IA</p><p>DEFEITOS INTERFACIAIS: CONTORNO DE MACLA</p><p>Plano de macla</p><p>(“twin plane”)</p><p>O CONTORNO DE GRÃO</p><p>* Ângulo de</p><p>desalinhamento</p><p>θ</p><p>θ</p><p>Contorno</p><p>de grão de</p><p>alto ângulo</p><p>Contorno</p><p>de grão de</p><p>baixo</p><p>ângulo</p><p>MICROSCOPIA ÓPTICA</p><p>Imagem no microscópio</p><p>Superfície</p><p>polida e</p><p>atacada</p><p>Ranhura</p><p>MICROSCÓPIO</p><p>GRÃO</p><p>MICROSCÓPIO ÓPTICO</p><p>Ferro fundido cinzento,</p><p>matriz perlítica.</p><p>Ferro fundido nodular,</p><p>matriz perlítica.</p><p>Aço SAE 1050 temperado.Ferrita.</p><p>MICROSCÓPIO ELETRÔNICO DE VARREDURA</p><p>Pó níquel-carbono. Superfície de um chip de silício EPROM</p><p>(Erasable Programmable Memory Read-</p><p>Only).</p><p>Formiga operária segurando um</p><p>microchip.</p><p>Hemácias humanas.</p><p>MICROSCÓPIO ELETRÔNICO DE TRANSMISSÃO</p><p>(MET)</p><p>Discordâncias em</p><p>amostra de alumínio.</p><p>Discordâncias em</p><p>amostra de titânio.</p><p>Pó de bronze.</p><p>MICROSCÓPIO DE TUNELAMENTO</p><p>MICROSCÓPIO DE TUNELAMENTO</p><p>“Homem-molécula”: 28</p><p>moléculas de CO sobre</p><p>superfície de platina.</p><p>“Cercado” de átomos de</p><p>Ferro sobre cobre.</p><p>Logotipo “IBM” escrito com</p><p>35 átomos de xenônio</p><p>sobre um cristal de níquel.</p><p>TAMANHO DE GRÃO</p><p>Resistência</p><p>mecânica/</p><p>Tenacidade</p><p>NÚMERO DE TAMANHO DE GRÃO ABNT/ASTM</p><p>1 in</p><p>1 in 100 xN =</p><p>1G2n </p><p>12345678910111213</p><p>n = número médio de grãos por polegada quadrada sob uma ampliação</p><p>de 100x</p><p>G = número do tamanho de grão</p><p>EXEMPLO #4: DETERMINAÇÃO NÚMERO DE</p><p>TAMANHO DE GRÃO ABNT/ASTM</p><p>Determine o NÚMERO DE TAMANHO DE GRÃO ABNT para a</p><p>amostra de molibdênio da figura</p><p>AUMENTO DE 250X.</p><p>5</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>4</p><p>5</p><p>2</p><p>3</p><p>4</p><p>67</p><p>6</p><p>8</p><p>9</p><p>10</p><p>1</p><p>11</p><p>EXEMPLO #4: DETERMINAÇÃO NÚMERO DE</p><p>TAMANHO DE GRÃO ABNT/ASTM</p><p>RAIO do círculo:</p><p>r = 25 mm</p><p>ÁREA:</p><p>A =  x 252 = 1963,5 mm2</p><p>NÚMERO DE GRÃOS na área:</p><p>11,5</p><p>2</p><p>1</p><p>116N" </p><p>6 INTEIROS</p><p>11 MEIOS</p><p>EXEMPLO #4: DETERMINAÇÃO NÚMERO DE</p><p>TAMANHO DE GRÃO ABNT/ASTM</p><p>A norma estabelece: ÁREA de 1 pol2 (645,2 mm2), com</p><p>AUMENTO de 100X.</p><p>CORREÇÃO PARA A ÁREA PADRÃO</p><p>grãos3,8N'</p><p>1963,5</p><p>645,211,5</p><p>N' </p><p></p><p></p><p>1963,5 mm2 → 11,5 grãos</p><p>645,2 mm2 → N’</p><p>EXEMPLO #4: DETERMINAÇÃO NÚMERO DE</p><p>TAMANHO DE GRÃO ABNT/ASTM</p><p>CORREÇÃO PARA O AUMENTO PADRÃO</p><p>2502 → 3,8 grãos</p><p>1002 → N</p><p>1002 X N = 2502 X 3,8 grãos</p><p>2</p><p>2</p><p>100</p><p>3,8250</p><p>N</p><p></p><p></p><p>grãos23,8N</p><p>EXEMPLO #4: DETERMINAÇÃO NÚMERO DE</p><p>TAMANHO DE GRÃO ABNT/ASTM</p><p>Cálculo do tamanho de grão ASTM/ABNT:</p><p>N = 2n-1</p><p>log(N) = log(2n - 1)</p><p>log(N) = (n – 1)log(2)</p><p>n - 1 = log(N)/log(2)</p><p>n = 1 + log(N)/log(2)</p><p>n = 1 + log(23,8)/log(2)</p><p>n = 5,6 ≈ 5,5</p><p>TG ABNT 5,5</p><p>496 grãos/mm2 com diâmetro</p><p>médio de ~0,045 mm</p><p>EXERCÍCIOS SUGERIDOS</p><p>4.45, 4.46 e 4.49</p>