Cold Work & Annealing Process

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esta página foi criada para oferecer aos estudantes universitários uma breve introdução ao trabalho frio e ao processo de recozimento que é frequentemente utilizado nas indústrias metalúrgicas. Alguns dos conteúdos desta página web podem estar além do escopo da Educação em ciência dos materiais do leitor; os textos recomendados para a Página de educação adicional lista duas fontes excelentes para uma introdução mais profunda à ciência dos materiais.

Fundo de Força de Rendimento e de Endurecimento por Deformação

Uma característica de qualquer metal é força de rendimento. A resistência de um metal é a tensão em que esse metal começa a deformar plasticamente. Stresses below the yield strength will elastically deform the material. Se a tensão for removida, o metal recuperará a sua forma original depois de ser elasticamente tenso. Normalmente, carregar um metal para além da sua resistência ao rendimento é adverso.; evitar a resistência ao rendimento de um metal é uma consideração de design primária. No entanto, um estudo da mudança na microestrutura de um metal após a deformação mostrou que as propriedades mecânicas desse metal também mudam. Em particular, o ensaio de tracção mostra que uma amostra de metal carregada para além do seu ponto de rendimento endurece normalmente.

quando um metal é plasticamente deformado, deslocamentos de átomos ocorrem dentro do material. Particularmente, os deslocamentos ocorrem através ou dentro dos grãos do metal. Os deslocamentos sobre-laparizam-se uns aos outros e a densidade de deslocamento dentro do material aumenta. O aumento de deslocamentos exagerados torna mais difícil o movimento de deslocamentos adicionais. Além disso, a força de rendimento do metal realmente aumenta após o metal ter sido plasticamente deformado. Além disso, a região elástica também aumenta e a deformação plástica requer a nova, maior força de rendimento. A ductilidade de um metal diminui após o endurecimento da tensão e o metal torna-se mais duro. Em virtude do referido fortalecimento, é evidente que as propriedades mecânicas de um metal podem ser manipuladas por meio de endurecimento de tensão. Um método comum de endurecimento de estirpes é conhecido como trabalho a frio.

as alterações feitas a um metal por trabalho a frio podem ser revertidas submetendo esse metal a uma temperatura particular durante um determinado período de tempo. Este processo é conhecido como recozimento.

trabalho a frio

trabalho A Frio está a deformar plasticamente um material a uma temperatura inferior à sua temperatura de recristalização. A temperatura de recristalização de um material é a temperatura a que novos grãos com baixa densidade de deslocamento começam a substituir os grãos de alta densidade de deslocamento.

o trabalho a frio é um mecanismo útil de reforço em virtude do endurecimento da tensão, mas o trabalho a frio também é útil para moldar materiais.

neste experimento amostras de metal foram laminadas a frio, uma forma de trabalho a frio em que uma amostra de metal é forçada através de dois rolos que têm uma abertura entre si. A laminagem a frio é muitas vezes utilizada comercialmente para produzir chapas de metal, placas e barras.

quando um metal é laminado a frio, é plasticamente deformado como é forçado entre os dois rolos. O metal é comprimido pelos rolos e a deformação plástica está na direcção do rolamento. Ao contrário de um teste de tracção, não ocorre necking na amostra de metal.

amostras de Metal foram laminadas a frio neste experimento para que os efeitos do endurecimento de estirpes pudessem ser estudados.

a measure of how much cold work a material received is neededed if an investigation into mechanical property change is desired. A mudança na área transversal de uma amostra de metal que foi submetida a trabalho frio é um meio de medição. Esta medição da mudança de área transversal é conhecida como”trabalho por cento frio”. A equação 1 abaixo ilustra o trabalho frio por cento.

em que A0 e Af são a área transversal inicial e final do espécime, respectivamente. Para a laminagem a frio, em particular, utiliza-se a equação 1 no que respeita à espessura e não à área. Esta medição a frio é conhecida como”redução percentual do frio”. A equação 2 ilustra esta expressão de Rolamento A Frio.

em que t0 e tf são a espessura inicial e final do espécime, respectivamente.

o trabalho a frio aumenta a resistência de um material, mas diminui a sua ductilidade e condutividade eléctrica. In addition, residual stresses are introduced into the material because of the over-laping and tangling of dislocations.

recozimento

os metais são trabalhados a frio para mudar de forma. Um material perde ductilidade quando é trabalhado a frio ou, além disso, enrolado a frio. Se se deseja restaurar parcial ou totalmente um material trabalhado a frio às suas propriedades originais, pode-se recalcular o material. O recozimento é realizado por aquecimento de um material; neste caso, o material é um metal. Há três fases de recozimento e cada etapa produz resultados diferentes. Os três estágios de recozimento são recuperação, recristalização e crescimento de grãos.

recuperação

a fase de Recuperação é a primeira fase de recozimento. Este estágio ocorre quando o metal é submetido pela primeira vez ao calor. A densidade de deslocamento e distorção de grãos no material é pouco afetada por esta fase de recozimento. No entanto, a fase de recuperação elimina a maioria das tensões residuais no material. Pode-se pensar nisso como o calor relaxando a tensão acumulada no material. Muito condutividade elétrica é restaurada no material também. A fase de recuperação permite que os deslocamentos se movam ligeiramente e formem o que é conhecido como a estrutura poligonizada de sub-Graduação.Como um material trabalhado a frio é submetido a uma temperatura igual ou superior à sua temperatura de recristalização, novos grãos começam a se nuclear a partir dos limites celulares criados pela estrutura poligonizada de sub-gravuras. Esta nucleação elimina a maioria dos deslocamentos no material trabalhado.

crescimento dos grãos

à medida que a temperatura submetida é elevada, os grãos crescem e é produzida uma estrutura fina de grãos recristalizados. Os grãos maiores e mais rápidos consomem os grãos menores no processo. Todos os efeitos do trabalho a frio são eliminados neste momento. O crescimento do grão pode ser prejudicial às propriedades do material e pode tipicamente produzir uma aparência áspera da superfície em componentes formados a partir de chapas metálicas.

tempo e temperatura

verifica-se que as variações de temperatura têm uma influência muito mais forte sobre o recozimento dos metais do que as variações de tempo. O tempo de recozimento padrão é de uma hora; apenas a temperatura é variada. A temperatura de recozimento depende da espessura, composição e geometria do componente.

Temperatura de recozimento e energia de ativação

a temperatura mínima de recozimento para efeitos reais de recozimento é de aproximadamente um terço a metade do ponto de fusão da amostra do material. Como há uma temperatura mínima, o processo de recozimento é regido por uma equação de taxa de Arrhenius. Como é difícil medir a recristalização, o tempo de recristalização de 50% é medido como o tempo em que o metal atinge metade da sua dureza original.

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