M3 Endurecimento por precipitação

Tópico

As partículas de segunda fase que precipitam dentro deste metal, dispersas por toda a matriz metálica, bloqueiam o movimento das discordâncias que tentam atravessá-la. Esse bloqueio produz o endurecimento por precipitação descrito por este modelo: quanto mais difícil for para uma discordância atravessar essa dispersão de partículas de segunda fase, maior será a resistência mecânica adicional proporcionada por esse mecanismo de endurecimento. A maior proximidade dessas partículas de segunda fase, com menor espaçamento entre os precipitados, significa que uma discordância em movimento as encontra com mais frequência e, consequentemente, a resistência proporcionada por esse mecanismo de endurecimento é maior.

Quando cada uma dessas partículas de segunda fase é suficientemente pequena e coerente com a rede cristalina da matriz circundante, a discordância que a encontra não a contorna, mas passa diretamente através dela, clivando-a em duas: esse é o mecanismo de cisalhamento, e a resistência adicional que ele proporciona depende da quantidade de energia adicional necessária para que essa discordância crie a nova superfície de desalinhamento que deixa dentro da partícula ao cortá-la. O fato de essas pequenas partículas coerentes serem maiores, dentro do mesmo regime de cisalhamento, também aumenta a resistência adicional fornecida por esse mecanismo de cisalhamento.

Quando essas mesmas partículas da segunda fase crescem, no entanto, até se tornarem muito grandes ou deixarem de ser coerentes com a matriz circundante, a discordância que as encontra não consegue mais cisalhá-las. Em vez disso, ela deve descrever um laço entre uma partícula e a seguinte até circundar completamente cada uma, deixando para trás um laço de discordância ao redor de cada partícula: esse é o mecanismo de Orowan, e a resistência adicional que ele fornece depende, nesse caso, do espaçamento entre os precipitados que a discordância deve percorrer para atravessar. O fato de essas partículas grandes e não cisalháveis ​​estarem mais próximas umas das outras, com um espaçamento menor entre os precipitados, significa que a discordância deve descrever um laço maior para circundar cada uma e, consequentemente, a resistência adicional fornecida por esse mecanismo de Orowan é maior.

Portanto, esse modelo, com seu mecanismo inicial de bloqueio de discordâncias, estabelece um raio de transição no tamanho dessas partículas da segunda fase. Este raio é o ponto em que se torna mais fácil para uma discordância cisalhar as partículas e mais fácil contorná-las. Abaixo deste raio de transição, o mecanismo de cisalhamento predomina, enquanto acima dele, o mecanismo de Orowan prevalece. Consequentemente, a resistência máxima proporcionada pelo endurecimento por precipitação é atingida precisamente quando o tamanho das partículas da segunda fase se aproxima deste raio de transição. O fato de este mecanismo de bloqueio de discordâncias por partículas da segunda fase ser o dominante em ligas de alumínio tratáveis ​​termicamente e superligas torna este modelo o mecanismo de endurecimento mais relevante nessas famílias de ligas.

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