A4 Fluência (Creep)

Tópico

Este metal, submetido simultaneamente a uma carga sustentada e a uma alta temperatura sustentada, deforma-se continuamente ao longo do tempo, mesmo quando essa carga sustentada, por si só, à temperatura ambiente, não seria suficiente para produzir qualquer deformação permanente adicional: essa deformação dependente do tempo é precisamente a fluência deste metal. O fato de essa carga sustentada atuar em conjunto com essa alta temperatura sustentada, e não separadamente, faz com que a deformação deste metal continue a acumular-se ao longo do tempo, em vez de parar assim que a deformação elástica ou plástica instantânea correspondente a essa carga for atingida.

Essa mesma fluência, a temperaturas moderadamente altas, ocorre principalmente porque as discordâncias dentro deste metal conseguem superar, com a ajuda dessa mesma temperatura, os obstáculos que normalmente as deteriam, e continuam a mover-se continuamente através da rede cristalina: essa fluência controlada por discordâncias é o que a Lei de Norton descreve. O fato de a tensão sustentada neste metal ser maior significa que, de acordo com a Lei de Norton, a taxa dessa fluência controlada por discordâncias aumenta mais do que proporcionalmente a essa mesma tensão.

Em temperaturas ainda mais elevadas, no entanto, essa mesma fluência ocorre principalmente porque os átomos desse metal se difundem, de forma líquida, dos contornos de grão onde a tensão sustentada os comprime para os contornos de grão onde essa mesma tensão os estica: essa fluência controlada por difusão é o que o modelo de Nabarro-Herring descreve, utilizando diretamente o coeficiente de difusão já estabelecido por outro modelo deste conjunto. Um coeficiente de difusão mais alto a uma dada temperatura significa que, de acordo com este modelo de Nabarro-Herring, a taxa dessa fluência controlada por difusão também é maior.

Portanto, este modelo, com os valores de fluência e deformação dependentes do tempo para os quais foi desenvolvido, resume o efeito combinado desses dois mecanismos de fluência — controlados por deslocamento em temperaturas moderadas e controlados por difusão em temperaturas mais altas — em dois parâmetros práticos: o parâmetro de Larson-Miller, que permite extrapolar a vida útil à fluência deste metal em diferentes combinações de temperatura e tempo sem a necessidade de testar cada combinação separadamente, e a relação de Monkman-Grant, que vincula diretamente a taxa de fluência, uma vez que esta atinge seu estágio secundário e se estabiliza, ao tempo até a fratura final do metal. Uma taxa de fluência secundária mais alta significa que, de acordo com essa mesma relação de Monkman-Grant, o tempo até a fratura final do metal é menor.

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