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7/23/2019 SEMINARIO RECUPERAÇÃO
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ESTADO ENCRUADO
RECUPERAÇÃO
7/23/2019 SEMINARIO RECUPERAÇÃO
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• Material encruado – Alta densidade de defeitos pontuais e em
linha – Fora de equilíbrio.• A restauração é um fenômeno termicamente ativado que ocorre
quando o material encruado é recozido.
• O aquecimento provê energia térmica suficiente para que omaterial vença a barreira de ativação que o impede de assumir
seu estado de mais baixa energia.
• Este processo acontece em etapas: Recuperação,
Recristalização e Crescimento de Grão.
Recuperação
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• Relaciona-se à alterações microestruturais que ocorrem no
material encruado antes da recristalização e restauramparcialmente suas propriedades quando em seu estado não
deformado.
• Redução da energia livre por mecanismos de rearranjo e
eliminação de defeitos cristalinos.
• Não ocorre migração de contornos de alto ângulo
Força motriz
Decréscimo da energia de deformação
Recuperação
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Estática
Promovida pelo processo de recozimento
Dinâmica
Durante a realização da deformação, o material
simultaneamente se recupera.
Recuperação
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Propriedades Afetadas pela Recuperação
• Densidade
• Resistividade elétrica• Tensões residuais
• Dureza
• Tensão de escoamento
Recuperação
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Propriedades Afetadas pela Recuperação
• A recuperação promove mudanças microestruturais súbitas e
em pequena escala difíceis de serem observadas.• A recuperação é acompanhada indiretamente pelas variações
nas propriedades físicas e mecânicas.
Recuperação
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RecuperaçãoCinética da Recuperação
1
ã 0
T Temperatura de recozimento
çã
Song & Rettenmayr, 2001
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RecuperaçãoCinética da Recuperação
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• O decréscimo na tensão de escoamento (∆ ) irá variarcom o tempo e a temperatura.
• Quanto mais alta a temperatura de recozimento e mais longo o
tempo de recozimento, maior a recuperação da propriedade.• Num recozimento isotérmico a taxa de recuperação é
inicialmente alta e decresce com o tempo, na medida em que a
força motriz vai sendo consumida
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RecuperaçãoCinética da Recuperação
Cahn & Haasen, 1996
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Principais alterações microestruturais na recuperação:
0,2 T
• Aniquilação de intersticiais e vacâncias
• Migração de defeitos pontuais para contornos de grãos e
discordâncias
Recuperação
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Principais alterações microestruturais na recuperação:
0,2 a 0,3 T
• Aniquilação de discordâncias de sinais opostos
• Rearranjo de discordâncias em configurações de menor
energia• Delineamento de subcontornos de grão – contornos de baixo
ângulo
Recuperação
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Principais alterações microestruturais na recuperação:
> 0,4 T
• Formação de subgrãos por escorregamento com desvio e
escalada.
• Crescimento dos subgrãos
Recuperação
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Pode haver sobreposição dos estágios acimaHumphreys & Hatherly, 2003
Recuperação
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RecuperaçãoFatores que afetam a recuperação:
1. Grau de deformação:• Em termos gerais, quanto maior a deformação menor a fração da
propriedade modificada pela deformação recuperada antes do início da
recristalização.• A exceção são os monocristais hexagonais como os de zinco e cádmio que
podem recuperar completamente mesmo após deformação severa.
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RecuperaçãoFatores que afetam a recuperação:
2. Temperatura de recozimento:
Temperaturas mais altas favorecem a uma recuperação mais completa.
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RecuperaçãoFatores que afetam a recuperação:
3. Natureza do material:Energia de defeito de empilhamento (EDE) determina a taxa de
escorregamento com desvio e escalada de discordâncias
Mecanismos que controlam a taxa de recuperação
• Baixa EDE (ex.: cobre, aço austenitico) – Pouca recuperação das
estruturas de discordâncias antes da recristalização.• Alta EDE (Ex.: Alumínio, ferro α) – Recuperação significativa.
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Humphreys & Hatherly, 2003
Alta EDE
Recuperação
Baixa EDE
Cahn & Haasen, 1996
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RecuperaçãoFatores que afetam a recuperação:
3. Natureza do material:Solutos afetam a EDE e influenciam na recuperação:
• Afetam densidade e mobilidade de vacâncias
• Promove “pinning” das discordâncias, aumentando a energia armazenadapor inibição a recuperação dinâmica, assim como inibem a recuperaçãoestática.
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Recuperação - MecanismosMigração e aniquilação de discordâncias
• Discordâncias de sinais opostos no mesmo plano deescorregamento
Aniquilação por escorregamento
Pode ocorrer em baixas temperaturas, reduzindo a densidade dediscordâncias durante a deformação (Recuperação dinâmica)
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Recuperação - MecanismosMigração e aniquilação de discordâncias
• Discordâncias de sinais opostos em diferentes planos deescorregamento
Aniquilação por escorregamento com desvio e escalada
Escalada depende da difusão de lacunas
Temperaturas de ativação mais altas:
> EDE < T
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Recuperação - MecanismosRearranjo das discordâncias de mesmo sinal em
configurações de menor energia
Poligonização
• Discordâncias de mesmo sinal alinhadas em um mesmo planode escorregamento produzem alta energia de deformação.
• Rearranjo das discordâncias numa direção normal aos planos
de escorregamento – contorno de baixo ângulo – configuraçãode menor energia
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Humphreys & Hatherly, 2003
Poligonização
Monocristal deformado por flexão
Após aniquilação de discordâncias demesmo sinal
Formação de subcontornos de baixo ângulo
Recuperação - Mecanismos
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Recuperação - MecanismosMigração e aniquilação de discordâncias
Reed-Hill, 1982
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Reed-Hill, 1982
Recuperação - MecanismosPoligonização
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Recuperação - MecanismosRearranjo das discordâncias de mesmo sinal em
configurações de menor energia
Formação de subgrãos
• Materiais policristalinos• Estrutura de discordâncias mais complexa
• Formação de células de discordâncias tridimensionais
• Paredes das células – emaranhados complexos dediscordâncias
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Recuperação - MecanismosCélulas de discordâncias
Guerenu et al., 2004
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Recuperação - Mecanismos
Formação de subgrãos
• Paredes celulares emaranhadas tornam-se redes dediscordâncias mais regulares
• Densidade de discordâncias no interior das células diminui
• Formação de subgrãos, com mínima alteração na escala dasestruturas
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Recuperação - MecanismosFormação de subgrãos
Humphreys & Hatherly, 2003
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Recuperação - MecanismosFormação de subgrãos
• Há uma relação direta entre a EDE e a nitidez das paredes dos
subgrãos.
Reed-Hill, 1982
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Recuperação - MecanismosCrescimento de subgrãos
• Redução na área total de contornos de baixo ângulo
Zhu et al., 2005
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RecuperaçãoCompetição entre Recuperação e Recristalização
• Mesma força motriz – energia estocada no material deformado
• Processos competitivos – extensão da recuperação depende dafacilidade com que a recristalização ocorre.
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RecuperaçãoCompetição entre Recuperação e Recristalização
• Dependência de fatores como:
• Energia de defeito de empilhamento – > EDE favorece a recuperação• Grau de deformação - > deformação > potencial termodinâmico para
recristalização.
• Temperatura de recozimento - < T favorece recuperação (menor energia de
ativação).
• Velocidade de aquecimento - < velocidade favorece recuperação.
• Temperatura de deformação – recuperação dinâmica.
• Aplicação de tensão – Dependendo da EDE a recuperação pode serfavorecida pela aplicação de uma tensão durante o recozimento.
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