(A) Os contornos de grão são responsáveis por restringir a movimentação das discordâncias, pois um dos fatores que restringem esse movimento são as orientações diferentes entre os grãos que faz com que esse movimento tenha que mudar de direção. CORRETO
O tamanho dos grãos, ou o diâmetro médio do grão, em um metal policristalino influencia suas propriedades mecânicas. Os grãos adjacentes possuem, normalmente, orientações cristalográficas diferentes e, obviamente, um contorno de grãos comum, conforme indicado na figura:
Figura: detalhe do plano de escorregamento em grãos adjacentes
Durante a deformação plástica, o escorregamento ou movimento das discordâncias deve ocorrer através desse contorno comum (observe: do grão A para o grão B). O contorno do grão atua como uma barreira ao movimento das discordâncias por duas razões: 1) como os dois grãos possuem orientações diferentes, uma discordâncias que passe para do grão A para o grão B terá que mudar a direção do seu movimento, isso se torna mais difícil conforme aumenta a diferença na orientação cristalográfica; 2) a falta de ordem atômica na região do contorno de grão resultará em uma descontinuidade dos planos de escorregamento de um grão para o outro.
Ressalta-se que um material com granulação mais fina tem dureza maior e é mais resistente que um material com granulação grosseira, uma vez que o de granulação fina possui maior área total de contornos de grãos para impedir o movimento das discordâncias.
Com essas constatações, notamos que a alternativa (A) da questão está correta.
(B) O aumento da resistência por solução sólida confere uma maior resistência aos materiais pela diminuição do tamanho de grãos na rede atômica, dificultando o movimento das discordâncias. ERRADO
Uma técnica conhecida para aumentar a resistência e endurecer metais consiste na formação de ligas com átomos de impurezas que formam uma solução sólida substitucional ou intersticial (aumento da resistência por solução sólida). Os metais com alta pureza têm quase sempre menor dureza e menor resistência que as ligas compostas pelo mesmo metal base.
As ligas são mais resistentes que os metais puros porque os átomos de impurezas que estão participando na solução sólida normalmente impõem deformações de rede sobre os átomos hospedeiros vizinhos. Assim, geram interações do campo de deformação da rede entre as discordâncias e esses átomos de impurezas e, como consequências, o movimento das discordâncias fica restrito.
A resistência ao escorregamento é maior quando os átomos de impurezas estão presentes, pois a deformação global da rede deve aumentar se uma discordância for separada desses átomos estranhos. De forma adicional, as mesmas interações das deformações de rede existirão entre os átomos de impureza e as discordâncias que estão em movimento durante a deformação plástica. Dessa maneira, é necessárias a aplicação de uma tensão maior para primeiro iniciar e então dar continuidade à deformação plástica em ligas com solução sólida, de maneira oposta que que ocorre nos metais puros, isso é evidenciado pelo aumento da resistência e da dureza.
Assim, percebe-se que o aumento da resistência por solução sólida confere, de fato, uma maior resistência aos materiais, mas não pela diminuição do tamanho de grãos na rede atômica, mas sim pela interação dos átomos de impurezas substitucionais ou intersticiais com seus vizinhos e, adicionalmente, deles com as discordâncias, dificultando o escorregamento destas.
(C) O encruamento confere uma multiplicação e formação de novas discordâncias no material, facilitando o movimento das mesmas pelo o aumento de densidade de discordâncias na rede atômica. ERRADO
O encruamento é o fenômeno pelo qual um metal dúctil se torna mais duro e mais resistente à medida que é deformado plasticamente. A maioria dos metais encrua à temperatura ambiente. O fenômeno do encruamento é explicado com base nas interações entre as discordâncias e os campos de deformação das discordâncias. A densidade de discordância em um metal aumenta com a deformação ou trabalho a frio, devido à multiplicação das discordâncias ou à formação de novas discordâncias. Como consequência, a distância média de separação entre as discordâncias diminui. Como, na média, as interações discordâncias-deformações devidas às discordâncias são repulsivas, o resultado global é tal que o movimento de uma discordância é dificultado pela presença das outras. Dessa forma, conforme a densidade das discordâncias aumenta, a resistência ao movimento das discordâncias causada pelas demais se torna mais eminente. Portanto, a tensão imposta necessária para deformar um metal aumenta com o aumento do trabalho a frio.
Vale mencionar que o encruamento é, muitas vezes, utilizado comercialmente para melhorar as propriedades mecânicas dos metais durante um procedimento de fabricação. Os efeitos do encruamento são possíveis de serem removidos por um tratamento térmico de recozimento.
Conclui-se, assim, que a alternativa é errada. Visto que o encruamento, realmente, confere uma multiplicação e formação de novas discordâncias no material, aumentando a densidade de discordâncias na rede atômica. Todavia, isso faz com que o movimento dessas discordâncias seja dificultado, incrementando a dureza e a resistência do material.
(D) A introdução de impurezas substitucionais ou intersticiais no material introduzem uma deformação na rede atômica, que é responsável pelo aumento de ductilidade e tenacidade. ERRADO
Conforme detalhado na solução da alternativa B), o aumento da resistência por solução sólida confere uma maior resistência aos materiais devida à interação dos átomos de impurezas substitucionais ou intersticiais com seus vizinhos e, adicionalmente, deles com as discordâncias. Ou seja, as ligas são mais resistentes que os metais puros porque os átomos de impurezas que estão participando na solução sólida normalmente impõem deformações de rede sobre os átomos hospedeiros vizinhos dificultando o escorregamento das discordâncias.
Assim, a alternativa é errada porque o que melhora, ao serem introduzidas impurezas substitucionais ou intersticiais, não é a ductibilidade e a tenacidade, mas sim a dureza e a resistência do material.
Resposta: A