Mecanismos de Endurecimento de Metais e Ligas Redução de tamanho de grão Solução sólida Deformação a frio (encruamento, trabalho a frio) por precipitação

Endurecimento Por Precipitação Além das transformações que levam à alterações das propriedades mecânicas via tratamentos térmicos adequados Existem outros que também levam à alterações substanciais das propriedades mecânicas das ligas metálicas Reações no estado sólido: Solubilização/Precipitação; Recristalização; Recuperação Melhoria da resistência dos metais Impedimento da movimentação dos defeitos do látice.

Solubilização - Precipitação Fatigue and Aeronautic Materials Research Group Solubilização - Precipitação Tratamento térmico de precipitação: 1ª Fase: Solubilizada; 2ª Fase: envelhecida; 3ª Fase: superenvelhecida Líquido Temperatura ºC Solubilização M Resfriamento lento Resfriamento brusco N B A 1ª Fase 2ª Fase 3ª Fase

Solubilização - Precipitação O tratamento consiste nas seguintes etapas Aquecer na região , garantindo que toda a fase  seja dissolvida; Resfriar bruscamente (ou têmpera) até a temperatura ambiente de modo a se obter uma solução saturada de B em  à temperatura ambiente; Procede-se à precipitação da fase , á temperatura ambiente (precipitação natural) ou acima da temperatura ambiente (precipitação artificial) para a obtenção das propriedades desejadas Na solubilização a temperatura é indicada pelo diagrama respectivo e o tempo sendo dependente da solubilização do soluto no solvente é variável de sistema a sistema. Na precipitação o aumento da temperatura ao aumentar a energia dos átomos facilita a movimentação dos mesmos acelerando o processo de precipitação.

Solubilização - Precipitação

Solubilização - Precipitação

Precipitados de Não-Equilíbrio durante o Envelhecimento (Ex Precipitados de Não-Equilíbrio durante o Envelhecimento (Ex. ligas Al-Cu): como precursores da fase θ de equilíbrio, outros precipitados se formam. No início, os átomos de Cu se concentram em planos {100} na matriz a e produzem precipitados finos chamados Zonas Guinier Preston (GP). À medida que a precipitação prossegue, mais átomos difundem para o precipitado e as zonas iniciais GP-I se espessam formando discos finos ou regiões GP-II. Com a continuidade da difusão, os precipitados se desenvolvem em um grau maior de ordem e são chamados θ’. Finalmente, é produzido o precipitado θ estável.

GP-I, GP-II e θ’ são precipitados coerentes GP-I, GP-II e θ’ são precipitados coerentes... A resistência aumenta à medida que as fases coerentes crescem em tamanho durante os estágios iniciais do tratamento térmico. Nesta situação, a liga está na condição envelhecida. precipitados θ não são coerentes...a resistência da liga é reduzida e diz-se que a mesma está na condição superenvelhecida. A fase θ ainda endurece por dispersão, porém com o tempo seu tamanho aumenta e o efeito de endurecimento por dispersão se reduz drasticamente.

Efeito da Temperatura na Precipitação - Envelhecimento

Fatores que Influenciam na Precipitação Temperatura: a precipitação depende da difusão atômica. Vazios: facilita a difusão. Trabalho a frio: inibe a precipitação pois as discordâncias introduzidas durante a deformação podem absorver os vazios. Impurezas: interagem com os vazios. Contornos de grão: também podem absorver os vazios.

Requisitos para o Envelhecimento Nem todas as ligas podem ser envelhecidas. Quatro condições devem existir para que uma liga metálica possa ser endurecida por precipitação: Baixa e alta solubilidades da fase sólida em baixas e altas temperaturas, respectivamente. Em outras palavras, a liga deve possuir campo monofásico em temperatura elevada e um campo bifásico em baixa temperatura.

2. A matriz deve macia e dúctil e o precipitado deve ser duro 2. A matriz deve macia e dúctil e o precipitado deve ser duro. Na maioria das ligas tratáveis por envelhecimento, o precipitado é um composto intermediário duro e frágil. 3. A liga deve suportar um resfriamento rápido. Algumas ligas não podem ser resfriadas com taxa suficiente para suprimir a formação do precipitado de equilíbrio. Por outro lado, o resfriamento pode introduzir tensões residuais que causam a distorção da peça. Nota: as ligas de Al são resfriadas em água aquecida a cerca de 80oC, para minimizar as tensões residuais.

4. Há necessidade de precipitar uma fase coerente em condições de tempo e temperatura exeqüíveis. Várias ligas, incluindo aços inoxidáveis e aquelas com base em Al, Mg, Ti, Ni, Cr, Fe e Cu preenchem esses requisitos e ganham resistência mecânica por envelhecimento.

Trabalho Complementar sobre endurecimento por precipitação: selecionar uma liga: apresentar o diagrama de fases correspondente e informações sobre a aplicação da mesma. apresentar o ciclo térmico e a seqüência de transformações de fases envolvidas para o tratamento de solubilização/precipitação da liga selecionada. apresentar o efeito dos tratamentos de solubilização e precipitação nas propriedades mecânicas da liga selecionada. discutir sobre os resultados encontrados (lembrar de apresentar a(s) referência(s)).