E4 Propriedades Mecânicas Básicas

Tópico

As constantes elásticas deste metal, que já descrevem sua rigidez e resposta elástica sob carga, seguem o mesmo formalismo elástico isotrópico que é reutilizado, para o mesmo propósito, em outro modelo para um conjunto diferente de materiais: aquele que descreve as propriedades mecânicas básicas do vidro. Como este metal é um policristal com uma orientação de grãos suficientemente aleatória, suas constantes elásticas não dependem da direção da carga e, portanto, podem ser descritas com esse mesmo formalismo isotrópico, em vez do formalismo anisotrópico que um monocristal exigiria. O fato de este metal ser policristalino, com seus grãos orientados aleatoriamente uns em relação aos outros, torna suas constantes elásticas efetivas isotrópicas, embora cada grão individual, separadamente, seja elasticamente anisotrópico.

Além dessas constantes elásticas, a resistência mecânica desse metal, sua resistência intrínseca à deformação plástica, é determinada principalmente pelo tamanho de seus grãos, conforme estabelecido por outro modelo dentro desse conjunto, de acordo com a relação de Hall-Petch: quanto menor o tamanho do grão, mais contornos de grão existem por unidade de volume, atuando como obstáculos ao movimento das discordâncias e, consequentemente, maior a resistência mecânica do metal, de acordo com a mesma relação de Hall-Petch.

Essa mesma resistência mecânica também é determinada pela densidade de discordâncias, que é estabelecida por um modelo diferente dentro desse conjunto, de acordo com a relação de Taylor: quanto mais discordâncias existem por unidade de volume, mais elas dificultam o movimento umas das outras contra os campos de deformação umas das outras e, consequentemente, maior a resistência mecânica do metal, de acordo com a mesma relação de Taylor. O fato de o tamanho do grão e a densidade de discordâncias afetarem a mesma resistência mecânica, embora por meio de mecanismos diferentes, significa que suas contribuições são aproximadamente aditivas na resistência mecânica total desse metal. Portanto, este modelo, com sua resistência mecânica inicial, também pode ser estimado empiricamente, sem a necessidade de um ensaio de tração adequado, a partir da dureza do metal, segundo a relação de Tabor: ambas as grandezas, dureza e resistência mecânica, são medidas pelos dois ensaios já descritos por outro modelo deste conjunto, o ensaio de tração e o ensaio de dureza. O fato de essa resistência mecânica, e em particular o limite de escoamento que marca seu limite elástico, ser estabelecido aqui como uma propriedade estática deste metal significa que ela serve precisamente como ponto de referência estático contra o qual outro modelo deste conjunto mede a fadiga deste metal, a falha progressiva que ocorre sob carregamento cíclico bem abaixo desse mesmo limite de escoamento estático.

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