Resumo de Processos de Solidificação e Ligações Atômicas

## Introdução A presença de defeitos nos cristais e o movimento das discordâncias controlam grande parte do comportamento mecânico dos metais. Neste material estudaremos os principais defeitos lineares e superficiais, como as discordâncias se movem, as interações entre elas e com obstáculos, e como tudo isso leva à deformação plástica em monocristais e policristais. > **Definição:** Uma discordância é um defeito linear do cristal que corresponde a uma imperfeição na ordenação dos planos atômicos e que gera um campo de tensões elásticas ao redor de sua linha. ## 1. Defeitos lineares: discordâncias ### 1.1 Tipos de discordância - **Discordância em aresta (cunha):** existe um semiplano adicional de átomos que termina na linha de discordância. Produz tensões de tração abaixo e de compressão acima da linha. - **Discordância em hélice (parafuso):** é gerada deslocando-se uma parte do cristal em relação à outra ao redor de uma linha; cria um campo de tensões cisalhantes ao redor da linha. > **Definição:** Discordância em aresta: defeito linear caracterizado por um semiplano extra de átomos terminado na linha de discordância. ### 1.2 Campos de tensão e energia associada - Ao redor da linha de discordância desenvolve-se um “cilindro” de tensões elásticas; os átomos ficam fora de sua posição de equilíbrio. - É necessário fornecer energia externa para criar uma discordância; essa energia é armazenada como energia elástica de formação. Curiosidade: Você sabia que a maioria dos metais comerciais contém discordâncias produzidas durante sua elaboração e trabalho, e que em processos como a laminação a frio sua densidade pode atingir aproximadamente $10^{12}\,\mathrm{cm/cm^3}$? ## 2. Movimento de discordâncias e deformação plástica ### 2.1 Deslizamento (glide) - O deslizamento é o movimento de discordâncias em planos cristalográficos sob uma tensão tangencial. É o mecanismo que, na prática, reduz a tensão necessária para a deformação plástica em comparação com o cálculo teórico. - Analogia: mover um tapete criando uma onda em vez de puxar uma das extremidades. > **Definição:** Deslizamento: movimento de discordâncias ao longo de um plano de deslizamento, produzindo deformação plástica permanente. Exemplo prático: em um monocristal submetido à tração, as discordâncias se movem primeiro pelos sistemas de deslizamento mais bem orientados (próximos a $45^{\circ}$ em relação à carga) e criam degraus visíveis na superfície. ### 2.2 Subida (climb) - Movimento de discordâncias perpendicular ao plano de deslizamento, impulsionado por tensões normais e pela difusão de defeitos pontuais (lacunas ou intersticiais). - Requer difusão, sendo, portanto, significativo em temperaturas elevadas ($T\gtrsim 0{,}6\,T_{f}$). Em baixas temperaturas, é muito lento. ### 2.3 Interações elásticas entre discordâncias - Duas discordâncias do mesmo sinal no mesmo plano se repelem; elas devem ser mantidas separadas para evitar que seus campos interajam fortemente. - Discordâncias em planos paralelos podem se atrair ou repelir dependendo do ângulo de separação: se o ângulo for maior que $45^{\circ}$, elas tendem a se atrair e se alinhar verticalmente (formando contornos de subgrão). - Discordâncias de sinais opostos podem se anular ao se encontrarem, restaurando a perfeição local do cristal; se não se encaixarem perfeitamente, pode restar uma lacuna ou interstício. > **Definição:** Contorno de subgrão: alinhamento estável vertical de discordâncias em cunha que reduz a energia interna, criando um limite subcristalino. ### 2.4 Comportamento diante de obstáculos - Obstáculos típicos: partículas intermetálicas, precipitados, contornos de grão, discordâncias imóveis. - Em condições de baixa difusão (temperaturas baixas): - A discordância pode ficar bloqueada pelo obstáculo se a tensão aplicada for insuficiente. - Se a tensão for aumentada, a discordância pode contornar o obstáculo (formando um laço) ou deslocar o obstáculo. - Se houver geração contínua de disco