ANÁLISES ENCRUAMENTO COM GRAFICOS DE PROPRIEDADES VOLUMÉTRICAS

Miguel Angel Narvaez Ardila

Prof. José Daniel Biasoli de Melo Tópicos Especiais- Desgaste Abrasivo

1. INTRODUÇÃO Para o campo do atrito e desgaste se pode falar que é sistêmico, ou seja, muitos fatores interagem entre as superfícies para isso ocorrer. Um dos fatores mais representativos a serem levados em conta é o encruamento, mais especificamente o grau de encruamento que tem cada material podendo este variar dependendo as propriedades volumétricas que possua. Por esta razão o presente trabalho pretende analisar e entender o comportamento do encruamento de acordo com quatro dos seis gráficos de propriedades volumétricas, influenciados por características de arranjos metálicos, os quais são: a estrutura cúbica, a porcentagem de átomos substitucionais, a porcentagem de átomos intersticiais, e o ordenamento do arranjo. Os quais gráficos são apresentados a seguir:

Gráfico 1.1. Propriedades volumétricas para metais puros

de acordo com sua estrutura cúbica

Gráfico 1.2. Propriedades volumétricas para metais puros

de acordo com sua estrutura cúbica

Gráfico 1.3. Propriedades volumétricas para porcentagem de átomos substitucionais em na solução solida de Cu-Zn

Gráfico 1.4. Propriedades volumétricas para porcentagem

de átomos intersticiais em na solução solida de Fe-C

2. METODOLOGIA A metodologia utilizada para a análise de cada um dos gráficos foi a parametrização e dedução dos gráficos de encruamento. Para isso foi utilizado o programa Excel, no qual cada gráfico de propriedades volumétricas foi inserido no programa e foram atribuídos 24 valores para X e Y, um exemplo disto é mostrado no gráfico 2.1. Com as coordenadas atribuídas se criam novos gráficos parecidos com os originais, e deles foram extraídas as equações que os descrevem. Com essas equações foram obtidos os gráficos de encruamento para cada um.

Gráfico 2.1. Exemplo de parametrização dos gráficos de propriedades volumétricas

3. RESULTADOS De acordo com a metodologia exposta anteriormente os resultados para cadagráficos são: a. Para variação da estrutura em metais puros

(gráfico 1.1): Os resultados apresentados no gráfico 3.1. de encruamento (n) é maior para a estrutura CFC.

Gráfico 3.1. Análises grau de encruamento para metais puros de acordo com sua estrutura cúbica

b. Para ligas ordenadas e desordenadas (gráfico 1.2): Os resultados são apresentados no gráfico 3.2. Ode encruamento (n) é maior paradesordenada.

.1. Exemplo de parametrização dos gráficos de

propriedades volumétricas

De acordo com a metodologia exposta ara cada um dos

Para variação da estrutura em metais puros Os resultados são

. Onde o índice de encruamento (n) é maior para a

ises grau de encruamento para

tais puros de acordo com sua estrutura cúbica

Para ligas ordenadas e desordenadas Os resultados são

2. Onde o índice e encruamento (n) é maior para uma liga

Gráfico 3.2. Análises grau de encruamento para com estrutura ordenada e desordenada

c. Para porcentagem de átomos substitucionais na solução solida (gráfico 1.3): Os resultados são apresentados no gráfico 3.3. Onde o índice de encruamento (n) é maior para uma porcentagem de 15%.

Gráfico 3.3. Análises grau de encruamento para porcentagem de átomos substitucionais

solução solida

d. Para porcentagem de átomos na solução solida de Feresultados são apresentados no gráfico 3.Onde o índice de encruamento (n) é maior para uma porcentagem

Gráfico 3.4. Análises grau de encruamento para porcentagem de átomos intersticiais em na solução

solida de

. Análises grau de encruamento para ligas

com estrutura ordenada e desordenada

porcentagem de átomos na solução solida de Cu-Zn

Os resultados são apresentados no gráfico 3.3. Onde o índice de encruamento (n) é maior para uma

. Análises grau de encruamento para

porcentagem de átomos substitucionais em na solução solida de Cu-Zn

Para porcentagem de átomos intersticiais Fe-C (gráfico 1.4): Os

resultados são apresentados no gráfico 3.4. Onde o índice de encruamento (n) é maior para uma porcentagem 0.002%.

. Análises grau de encruamento para

porcentagem de átomos intersticiais em na solução de Fe-C

4. ANALISIS DE RESULTADOS Para os resultados vistos pode-se falar que os gráficos têm dois pontos de análises para o grau de encruamento: uma análise geométrica (matemática) que é mais geral e pode-se aplicar a todos os gráficos, e a outra uma análise da física dos materiais que é especifica para cada gráfico. Do ponto de vista geométrico (matemático) têm-se dois fatores que definem o grau de encruamento, os quais são: a) a inclinação da tangente da curva de propriedade volumétrica e a resistência mecânica (true stress) ou posicionamento em torno do eixo Y, quanto mais inclinada, maior seu grau de encruamento, e quando apresentar menor resistência (true stress), ou seja, quando mais abaixo do eixe Y fique a curva, maior grau de encruamento pode ter. b) com o resultado do gráfico 3.1 se acho que, para um material puro de estrutura CFC tenha-se maior de encruamento que uma estrutura CCC. Esse resultado geométrico ou matemático concorda com o espera por a física dos materiais porque um material de estrutura CFC tem mais planos de deslizamento que uma estrutura CCC, o que faz que o CCC fique mais encruado desde o inicio por ter maior dificuldade de escorregamento. Para o resultado do gráfico 3.2 se acho que, para uma liga com arranjo desordenado tem-se maior grau de encruamento que para uma liga de arranjo ordenado. Esse resultado também concordado com um analise do ponto de vista da física dos materiais porque uma liga com arranjo desordenado fica menos energia de estabilização menor que um arranjo ordenado, ou seja, tem maior energia livre para encruar. Para o resultado do gráfico 3.3 se acho que, para um porcentagem médio (15%, entre uma taxa de 0 e 30%) de átomos substitucionais em solução solida de Cu-Zn, tem-se um maior grau de encruamento. Esse resultado pode-se pensar do ponto de vista da física dos materiais de dois formas, para porcentagens maiores ao 15% os átomos substitucionais dificulta-se o escorregamento ficando mais encruado e tendo um grau menor de encruamento; e para os menores a 15% na qual pode pensar-se que embora tem maior facilidade para o escorregamento sua

resistência (true stress) é tão baixa que não permitem desarrolhar um bom grau de encruamento. Para o resultado do gráfico 3.4 se acho que entre menor porcentagem de átomos intersticiais tenha a solução solida de Fe-C maior grau de encruamento vai ter. Esso pode pensar-se do ponto de vista da física dos materiais, que a maior porcentagem de átomos intersticiais dificulta-se o escorregamento ficando mais encruado e tendo um grau menor de encruamento entre maior seja essa porcentagem. 5. BIBLIOGRAFIA ZUM GHAR, K.H. Microstructure and Wear of Materials. Elsevier Sci. Publish. Inc., 1987. ASKELAND, DONALD R., The Science and Engineering of Materials, International Thomson Publishing Company, Fourth Edition, 2000. CALLISTER, W. D., Materials Science and Engineering – na Indroduction, Reverté S.A., Third Edition, 1993.