Ciência e Tecnologia dos Materiais

1. Tetraedro da Ciência e Tecnologia dos Materiais

   Annotations:

   • Composição: a construção química de um material. 
   • Estrutura: a descrição detalhada do arranjo de átomos.
   • Síntese: o modo como os materiais são preparados.
   • Processamento: o modo como os materiais são transformados em componentes úteis.
2. Classificações de Materiais
   1. Cerâmicas
      1. São materiais cristalinos inorgânicos. Compostos formados entre elementos metálicos e nãometálicos.Ex.:óxidos,nitretos,carbetos. Geralmente utilizado como abrasivos, capacitores, tijolos.
      2. Resistentes; Rígidas; Frágeis; Alta resistência à compressão; Resistência a altas temperaturas; Resistência a ambientes severos.
   2. Ligas e Metais

      Annotations:

      • Liga: é um metal que contém a adição de um (ou mais) metais (ou não metais). Elas melhoram uma propriedade específica desejada ou melhor combinação de propriedades.
      1. São formados por um ou mais elementos metálicos (Fe, Al, Ti, ...) e, com frequência, também por elementos não-metálicos(O,C,...)em pequenas quantidades.
      2. Boa condutividade térmica e elétrica; Resistência mecânica relativamente elevada; Alta rigidez; Ductilidade; Conformabilidade; Resistência a choques mecânicos.
   3. Polímeros

      Annotations:

      • Aplicações: Discos compactos(CD); Displays de cristal líquido(LCD);Roupas; Colete à prova de balas.
      • Exemplos de Polímeros: Polietileno; Náilon; Cloreto de Polivinila (PVC).
      1. Compostos orgânicos, em geral, produzidos por processo de polimerização e que têm sua química baseada no carbono, no hidrogênio e em outros elementos não metálicos (por exemplo, O, Ne e Si).
      2. Bons isolantes térmicos e elétricos; Baixa resistência; Boa razão resistência-peso; Resistência a produtos químicos corrosivos; Dúcteis e flexíveis.
   4. Semicondutores/Materiais Compósitos
      1. Possuem propriedades elétricas que são intermediárias entre aquelas exibidas pelos condutores elétricos (por exemplo, os metais e as ligas metálicas) e os isolantes (por exemplo,as cerâmicas e os polímeros)
      2. Um compósito é composto por dois (ou mais) materiais individuais, os quais se enquadram nas categorias discutidas anteriormente—metais, cerâmicas e polímeros. Exemplo: Fibra de Vidro - pequenas fibras de vidro são encerradas dentro de um material polimérico(normalmente um epóxi ou um poliéster).
   5. Vidros e Vitrocerâmicas
      1. Vidro: material amorfo, geralmente obtido de um líquido fundido. Vitrocerâmica: a formação de vidros seguida da formação de pequenos cristais no seu interior, por meio de tratamento térmico especial.
      2. Indústria de fibra ótica (fibras feitas com vidro de sílica de alta pureza); Vidros usados em casas, automóveis, telas de TV e computador, etc
3. Ligações Atômicas

   Annotations:

   • São as principais formas pelo qual os átomos se ligam para encontrar estabilidade, podendo ser encontradas forças e energias secundárias.
   1. Ligações Metálicas

      Annotations:

      • Ligação muito estudada durante o curso, as ligações metálicas são as que ocorrem entre dois átomos de metais, onde a ligação ocorre por elétrons livres na camada de valência e sua força de atração pelo núcleo positivo de átomos vizinhos. Esse tipo de ligação e sua formação é muito abordada quando tratamos de suas propriedades e suas falhas, onde apontamos como os aspectos micros influenciam nos aspectos macros.
   2. Ligações Covalentes

      Annotations:

      • Ligação que ocorre pelo "empréstimo" de elétrons entre dois átomos, geralmente ametais. Quando ocorre esse tipo de ligação, pode se ter uma molécula apolar ou polar, onde o momento de dipolo resultante influencia em geometrias e tipos de interações secundárias possíveis, tais como: Forças de London, Dipolo Permanente e Pontes de Hidrogênio.
   3. Ligações Iônicas

      Annotations:

      • Ligação que ocorre geralmente em elementos não-metálicos com metálicos, onde para alcançar o nível de energia estável na camada de valência tendem a doar elétrons entre si. Durante a troca de elétrons, há uma formação de dois íons (um positivo e um negativo), daí surgindo o nome de ligação iônica. Geralmente é o tipo de ligação primária tida como a mais intensa.

1. Materiais Cristalinos: É um material no qual os átomos estão posicionados segundo um arranjo periódico ou repetitivo ao longo de grandes distâncias atômicas.

   Annotations:

   • todos os metais, grande parte das cerâmicas e polímeros são materiais cristalinos
   • Existe uma ordem de longo alcance, no qual cada átomo está ligado aos seus átomos vizinhos mais próximo.
2. Materiais Amorfos: Ausência de ordem atômica de longo alcance.

Annotations:

• Forma ou arranjo pelo qual se organizam os materiais cristalinos, sejam estes átomos, íons e moléculas. Algumas das propriedades dos sólidos cristalinos são derivados de sua estrutura cristalina.
• A ligação que fornece esses arranjos é a metálica, pois como vimos, os elétrons são atraídos pelos núcleos positivos vizinhos e isso mantém uma rede cristalina interligada.

1. CFC

   Annotations:

   • Cúbica de Faces Centradas: Número de Coordenação = 12 Fator de Empacotamento Atômico = 0,74 Átomos no interior = 4 a = 2R √2
   • Exemplos de metais que possuem essa estrutura cristalina: cobre, o alumínio, a prata e o ouro
2. Célula Unitária: São paralelepípedos ou prismas com 3 faces paralelas, onde os átomos e como estão alocados no seu interior indicam o seu tipo de estrutura.
3. CCC

   Annotations:

   • Cúbica de Corpo Centrado: Número de Coordenação = 8 Fator de Empacotamento Atômico = 0,68 Átomos no interior = 2 a = 4R/√3
   • Exemplos de metais que possuem essa estrutura cristalina: cromo, o ferro e o tungstênio
4. HC

   Annotations:

   • Hexagonal Compacta: Número de Coordenação = 12 Fator de Empacotamento = 0,74 Átomos no interior = 6
   • Exemplos de metais que possuem essa estrutura cristalina: cádmio, o magnésio, o titânio e o zinco
5. Sistemas Cristalinos:

   Annotations:

   • A geometria da célula unitária é completamente definida em termos de seis parâmetros(parâmetros de rede):os comprimentos das três arestas(a, b e c); três ângulos entre os eixos (α, β e γ.).
   1. Direções e Planos Cristalográficos: São orientações dentro de uma célula unitária, onde através dos Índices de Miller, conseguimos indicar por onde passa uma reta ou um plano na célula
   2. Densidade Linear e Planar
      1. Densidade Planar: número de átomos por unidade de área que estão centrados sobre um plano cristalográfico particular.
      2. Densidade Linear: número de átomos, por unidade de comprimento, cujos centros estão sobre o vetor direção para uma direção cristalográfica específica.
6. Monocristais e Policristais

   Annotations:

   • Anisotropia: Para muitos materiais policristalinos, as orientações cristalográficas dos grãos individuais são totalmente aleatórias. Sob essas circunstâncias, embora cada grão possa ser anisotrópico, uma amostra composta pelo agregado de grãos se comporta demaneiraisotrópica. Ou seja, mesmo que a direcionalidade de cada grão seja definida, em conjunto elas são direcionada em uma única direção.
   1. Monocristais: Quando o arranjo periódico e repetido dos átomos é perfeito ou se estende por toda a amostra, sem interrupções, o resultado é um monocristal.
   2. Policristais: Como a maioria dos sólidos cristalinos, são compostos por um conjunto de muitos cristais pequenos ou grãos.

Annotations:

• Imperfeição no arranjo periódico regular dos átomos em um cristal.

1. Defeitos Pontuais

   Annotations:

   • Criadas pelo movimento dos átomos ou íons, quando há aumento de energia decorrente de aquecimento, durante o processamento do material ou em virtude da introdução, intencional ou não, de impurezas.
   1. Lacunas: Sítio vago na rede cristalina que normalmente deveria estar ocupado, mas no qual está faltando um átomo.

      Annotations:

      • São caracterizados por falta de átomos em posições normais da rede
      • Exercem um papel importante nos movimentos atômicos por difusão.
      • A concentração de lacunas é reduzida à temperatura ambiente.
      • Pode ser dado o número de lacunas pela fórmula da imagem acima do balão
   2. Defeitos Intersticiais: É um átomo do cristal que se encontra comprimido em um sítio intersticial, que é um pequeno espaço vazio que sob circunstâncias normais não estaria ocupado.

      Annotations:

      • A região ao redor do defeito é comprimida e distorcida.
      • Em metais: existe somente em concentrações muito reduzidas, que são significativamente menores que as exibidas pelas lacunas
   3. Defeito de Frenkel e Schottky: Átomos de impureza podem formar soluções sólidas em materiais cerâmicos (substitucional e intersticial) da mesma forma que nos metais.

      Annotations:

      • É um par lacuna-interstício que se forma quando um íon salta de um ponto normal da rede para um espaço intersticial, deixando uma lacuna em seu lugar. 
      • Para preservar a neutralidade elétrica em materiais iônicos, para quaisquer lacunas, um número estequiométrico de cátions e ânions deve ser removido da rede.
   4. Soluções Sólidas

      Annotations:

      • Uma solução sólida se forma quando, na medida em que os átomos de soluto são adicionados ao material hospedeiro, a estrutura cristalina é mantida e nenhuma estrutura nova é formada.
2. Defeitos Lineares
   1. Discordâncias
      1. Defeito linear em torno do qual alguns átomos estão desalinhados. Ocorrem através da solidificação e da DP, geralmente através de tensões
      2. Tipos de Discordâncias
         1. Discordância em cunha
         2. Discordância Espiral
         3. Discordância Mista
      3. Importância das Discordâncias: Discordâncias são muito importantes em metais e ligas metálicas, pois oferecem um mecanismo para a deformação plástica. Através de manipulações nas discordâncias temos a mudança em algumas propriedades, como a dureza.
      4. Lei de Schmid: Calcula a tensão de cisalhamento efetiva na direção do escorregamento.
3. Defeitos Interfaciais

   Annotations:

   • Fronteiras entre duas regiões com diferentes estruturas cristalinas ou diferentes orientações cristalográficas (2D).
   1. Contorno de grão: Corresponde a região que separa dois ou mais cristais de orientação diferente, condição encontrada nos policristalinos.

      Annotations:

      • A Resistência do material é inversamente proporcional ao tamanho do grão 
      1. A equação de Hall-Petch relaciona o tamanho dos grãoscomolimitedeescoamento
   2. Superfície Externa: Interface na qual o cristal termina abruptamente.
   3. Macla

      Annotations:

      • Exerce deformações plásticas em alguns metais de estrutura HC

1. É o fenômeno de transporte de matéria por movimento atômico.

   Annotations:

   • O par é aquecido: temperatura elevada, abaixo da temperatura de fusão de ambos os metais durante um período de tempo prolongado e depois é resfriado até a temperatura ambiente.
   • Difusão por lacunas: Envolve a troca de um átomo de uma posição normal da rede para uma posição adjacente vaga ou lacuna na rede cristalina.
   • Difusão Intersticial: Envolve átomos que migram de uma posição intersticial para uma posição vizinha que esteja vazia.
2. Primeira Lei de Fick
   1. Em regime estacionário em uma única direção(x), temos:
3. Segunda Lei de Fick
   1. Difusão em regime não-estacionário: o fluxo difusional e o gradiente de concentração em um ponto específico no interior de um sólido variam com o tempo.

      Annotations:

      • erf = função erro de Gauss, com valores tabelados.
4. Fatores de Influência
   1. Temperatura

      Annotations:

      • Uma energia de ativação elevada resulta em um coeficiente de difusão pequeno.
   2. Espécie em difusão

      Annotations:

      • Coeficiente de difusão: indicativo da taxa na qual os átomos se difundem; Influenciado pela espécie em difusão e pelo material hospedeiro.

Annotations:

• O comportamento mecânico do material reflete a relação entre sua resposta ou deformação a uma carga aplicada.

1. Curva Tensão-Deformação

   Annotations:

   • Através de um ensaio de tensão em razão da deformação - seja em tração, cisalhamento, compressão ou flexão - temos diversas informações sobre o material em questão. Nesse caso estamos visualizando o ensaio de tração de um material.
   • Módulo de Elasticidade - também chamado de Módulo de Young -  A rigidez de um material é proporcional ao seu módulo de elasticidade, e sua inversa é conhecida como flexibilidade.
   • Limite Elástico - ponto máximo do gráfico onde o material consegue se deformar e retornar a sua forma original ao cessar da tensão aplicada.
   • Limite de escoamento: É a área onde temos início a deformação plástica no material.
   • Limite de resistência: É o ponto máximo da curva tensão-deformação, ela indica quando o material começa a deformar plasticamente em direção à uma possível fratura, pois o material não consegue mais aguentar a tensão que estava sendo submetido (também chamado de área do estiramento).
   • Tensão de fratura: É o ponto onde o material se rompe.
   1. Resiliência

      Annotations:

      • RESILIÊNCIA é a capacidade de um material absorver energia quando é deformado elasticamente e depois, com a remoção da carga, recuperar essa energia. Representado pela área existente sob a porção elástica
      • Ur = módulo de resiliência sigma = tensão épsilon = deformação
   2. Ductibilidade

      Annotations:

      • DUCTILIDADE é uma medida do grau de deformação plástica que foi suportado até a da fratura. O material q não é muito dúctil é um material considerado frágil.
   3. Tenacidade

      Annotations:

      • TENACIDADE é a energia relacionada à área sob a curva σ-Ԑ. Quantifica a dificuldade de levar o material a fratura.
   4. Recuperação

      Annotations:

      • Durante o curso do ensaio, com a liberação da carga, uma fração da deformação total é recuperada como deformação elástica. Se a carga for reaplicada, a curva percorrerá a porção linear do descarregamento, mas agora no sentido oposto. Quando recarregado, por ter sofrido ENCRUAMENTO apresenta limite de escoamento maior. 
      • Encruamento é o aumento na dureza e na resistência mecânica de um metal dúctil à medida em que ele passa por uma deformação plástica em temperatura abaixo de sua temperatura de recristalização.
2. Dureza

   Annotations:

   • A dureza é uma medida da resistência de um material metálico à deformação permanente (plástica) localizada
   • Ensaios de dureza são feitos majoritariamente em metais pois são baratos e simples de se fazer, são não-destrutivos e também indicam outras propriedades como o LRT (Limite de Resistência à Tração). 
   1. Ensaio de Dureza Rockwell

      Annotations:

      • Método mais comumente utilizado para medir a dureza;  Várias escalas diferentes podem ser aplicadas a partir de combinações possíveis de vários indentadores e diferentes cargas.
   2. Ensaio de Microdureza Vickers

      Annotations:

      • Duas outras técnicas de ensaio de dureza são a Knoop e a Vickers; Em cada um desses ensaios, um indentador de diamante, muito pequeno e com geometria piramidal, é forçado contra a superfície do corpo de prova.
3. Flexão

   Annotations:

   • O ensaio de flexão geralmente é aplicado em cerâmica frágeis, pois é mais simples para essas cerâmicas que fraturam após uma deformação de 0,1%
   • A tensão no momento da fratura quando se emprega esse ensaio de flexão é conhecida como resistência à flexão, módulo de ruptura, resistência à fratura ou resistência ao dobramento.

Annotations:

• Fratura simples: separação de um corpo em duas ou mais partes em resposta à imposição de uma tensão estática (isto é, uma tensão constante ou que varia lentamente ao longo do tempo) e em temperaturas que são baixas em relação à temperatura de fusão do material.
• Os metais dúcteis exibem tipicamente uma deformação plástica substancial com grande absorção de energia antes da fratura; Há a possibilidade de materiais normalmente dúcteis falharem de uma maneira frágil.

1. Falha

   Annotations:

   • Fratura simples: separação de um corpo em duas ou mais partes em resposta à imposição de uma tensão estática (isto é, uma tensão constante ou que varia lentamente ao longo do tempo) e em temperaturas que são baixas em relação à temperatura de fusão do material.
   1. Fratura Dúctil

      Annotations:

      • caracterizada por extensa deformação plástica na vizinhança de uma trinca que está avançando; o processo prossegue de maneira relativamente lenta conforme aumenta o comprimento da trinca; normalmente haverá evidência de deformação generalizada apreciável nas superfícies da fratura.
   2. Fratura Frágil

      Annotations:

      • as trincas podem se espalhar de maneira extremamente rápida, acompanhadas de muito pouca deformação plástica; a propagação da trinca, uma vez iniciada, continuará espontaneamente, sem haver aumento na magnitude da tensão aplicada.  
2. Fadiga

   Annotations:

   • A falha ocorre após um longo ciclo de períodos repetidos de tensões; Falha catastrófica e repentina;Apresenta pouca ou nenhuma deformação - falha tem natureza frágil, mesmo em materiais dúcteis;Polímeros e cerâmicas também são suscetíveis.
   • FATORES DE INFLUÊNCIA: Tensão Média: De modo geral, o aumento no nível da tensão média leva a uma diminuição da vida em fadiga. Tratamento de superfície: Durante as operações de usinagem, pequenos riscos e sulcos são invariavelmente introduzidos na superfície da peça de trabalho pela ação da ferramenta de corte. Essas marcas superficiais podem limitar a vida em fadiga. Foi observado que uma melhoria no acabamento da superfície por polimento aumenta significativamente a vida em fadiga. Efeitos do ambiente – Fadiga térmica: É induzida normalmente em temperaturas elevadas, por causa de tensões térmicas variáveis. Não precisam estar presentes tensões mecânicas devidas a uma fonte externa.
   1. Curva S-N

      Annotations:

      • A curva de tensão-número de ciclos (curvaS-N), ou curva de Wӧhler é o método mais rápido para apresentação dos resultados dos ensaios de fadiga.
   2. Ensaio
3. Fluência

   Annotations:

   • Com frequência, os materiais são colocados em serviço sob condições de temperaturas elevadas e são expostos a tensões mecânicas estáticas(por exemplo, os rotores de turbinas em motores a jato e geradores a vapor, os quais sofrem tensões centrífugas, e as linhas de vapor de alta pressão). A deformação sob tais circunstâncias é denominada fluência.
   • Fluência Primária: Quando se aplica a tensão no metal a uma dada T, as discordâncias são primeiramente impedidas de escorregar por pequenas barreiras, conseguem vencer as barreiras, mas encontram outras maiores. Fluência Secundária: A taxa é constante; isto é, a curva no gráfico se torna linear. Frequentemente, esse é o estágio de fluência que apresenta maior duração.   Fluência Terciária:  Existe uma aceleração da taxa e, por fim, ocorre a falha. Essa falha é denominada ruptura, e resulta de alterações microestruturais e/ou metalúrgicas - separação do contorno degrãoeformaçãodetrincas,cavidadesevaziosinternos. 

Annotations:

• Fase pode ser definida como uma porção homogênea de um sistema que possui características físicas e químicas uniformes.
• Material puro é considerado uma fase; As soluções sólidas, líquidas e gasosas são consideradas uma fase. Além disso, quando uma substância pode existir em duas ou mais formas polimórficas (por exemplo, possuindo tanto a estrutura CFC quanto a CCC), cada uma dessas estruturas será uma fase separada, pois suas características físicas são diferentes. Um sistema monofásico é denominado homogêneo. Os sistemas compostos por duas ou mais fases são denominados misturas ou sistemas heterogêneos. 

1. Limite de Solubilidade

   Annotations:

   • Para muitos sistemas de ligas em uma temperatura específica existe uma concentração máxima de átomos de soluto que pode se dissolver no solvente para formar uma solução sólida.
2. Diagramas Binários

   Annotations:

   • Os diagramas de fases binários são mapas que representam as relações entre a temperatura e as composições e quantidades das fases em equilíbrio, as quais influenciam a microestrutura de uma liga.
   1. Sistema Isomorfo

      Annotations:

      •  A composição varia entre 0 %p Ni (100 %p Cu), na extremidade horizontal à esquerda, e 100 %p Ni (0 %p Cu), à direita. Três regiões, ou campos, de fases diferentes aparecem no diagrama: um campo alfa (α), um campo líquido (L) e um campo bifásico α + L. Cada região é definida pela fase ou pelas fases que existe(m) ao longo das faixas de temperaturas e composições delimitadas pelas curvas de fronteira entre as fases. As soluções sólidas são designadas por meio de letras gregas minúsculas(α,β,γ,etc.). Além disso, em relação às fronteiras entre as fases, a curva que separa os campos das fases L e α + L é denominada linha liquidus.
      1. Regra da Alavanca

         Annotations:

         • A regra da alavanca juntamente com a linha de amarração (linha isoterma) fornecem as frações mássicas em determinado ponto de composição. É definido pela fórmula abaixo (especificamente para o estado sólido alpha):
   2. Sistemas eutéticos binários

      Annotations:

      • São encontradas três regiões monofásicas no diagrama: α, β e líquido. A fase α é uma solução sólida rica em cobre; ela tem a prata como o componente soluto, além de uma estrutura cristalina CFC. A solução sólida β também tem uma estrutura CFC, mas nela o cobre é o soluto. O cobre puro e a prata pura também são considerados como as fases α e β, respectivamente.
      • Mediante um resfriamento, uma fase líquida se transforma em duas fases sólidas, α e β, na temperatura TE. A reação eutética, no resfriamento, é semelhante à solidificação dos componentes puros, no sentido de que a reação prossegue até sua conclusão em uma temperatura constante, ou isotermicamente, à TE. Entretanto, o produto sólido da solidificação eutética consiste sempre em duas fases sólidas, enquanto para o componente puro é formada apenas uma única fase.
      1. Microestrutura

         Annotations:

         • Até a interseção da linha xx’ com a linha solvus, as mudanças que ocorrem são semelhantes ao caso anterior, conforme passamos pelas regiões de fases correspondentes (como demonstrado pelos detalhes nos pontos d, e e f). Imediatamente acima da interseção com a linha solvus, ponto f, a microestrutura consiste em grãos de α com composição C2. Ao cruzar a linha solvus, a solubilidade sólida de α é excedida, o que resulta na formação de pequenas partículas da fase β; essas partículas estão indicadas no detalhe da microestrutura no ponto g. Com a continuação do resfriamento, essas partículas crescerão em tamanho, pois a fração mássica da fase β aumenta ligeiramente com a diminuição da temperatura
   3. Sistema Fe - Fe3C
      1. Diagrama de Fases Fe-Fe3C

         Annotations:

         • O diagrama mostra diversas linhas liquidus e solvus. Mostra também diversas fases como a da ferrita alpha, austenita e ferrita delta, como também, da cementita que é representada como uma flecha fora do gráfico. O diagrama também possui pontos eutético, eutetóide e piritético.
      2. Microestrutura Fe-Fe3C

         Annotations:

         • A microestrutura demonstra também que durante a fase alpha + cementita (Fe3C) temos pontos eutetóide, hipereutetóide e hipoeutetóide.
   4. Lei de Gibbs

      Annotations:

      • Representa um critério para o número de fases que coexistirão em um sistema em equilíbrio. Em que, P: número de fases presentes F: número de graus de liberdade (número de variáveis que podem ser controladas externamente - temperatura, pressão, composição) C: representa o número de componentes no sistema.

1. Encruamento
2. Escorregamento

   Annotations:

   • Escorregamento: processo pelo qual uma deformação plástica é produzida pelo movimento de uma discordância.
   1. Escorregamento em Monocristais

      Annotations:

      • Mesmo que tensão aplicada seja puramente de tração (ou de compressão), existem componentes de cisalhamento em todas as direções, à exceção das que são paralelas e perpendiculares à direção da tensão.
      • o escorregamento em um monocristal começa no sistema de escorregamento que está orientado da maneira mais favorável quando a tensão de cisalhamento resolvida atinge um dado valor crítico, denominado tensão de cisalhamento resolvida crítica
   2. Escorregamento em Policristais

      Annotations:

      • A deformação e o escorregamento nos materiais policristalinos são razoavelmente mais complexos. Cada grão, o movimento das discordâncias ocorre ao longo do sistema de escorregamento que possuía orientação mais favorável. Os metais policristalinos são mais resistentes que os seus equivalentes monocristalinos.
3. Recozimento

   Annotations:

   • Tratamento térmico usado para eliminar, parcial ou totalmente, os efeitos do trabalho a frio.
   • Na recuperação, o aquecimento faz as discordâncias se moverem e formarem uma estrutura de subgrãos poligonizados. A densidade das discordâncias e as propriedades permanecem inalteradas, mas as tensões residuais são removidas. Na recristalização, o aquecimento de um material previamente deformado a frio forma novos grãos nos contornos da estrutura poligonizada. redução do número de discordâncias diminuição da resistência e aumentando a ductilidade. O crescimento de grãos ocorre em temperaturas ainda mais altas de recozimento e faz os grãos começam a crescer, com os maiores consumindo osmenores.  
   • Em muitas aplicações de materiais metálicos precisamos de uma combinação de resistência e tenacidade. Portanto, precisamos trabalhar o metal a frio e depois projetar um tratamento térmico de recozimento para restaurar os níveis desejados de ductilidade. Projetar um tratamento de recozimento adequado exige conhecimento da temperatura de recristalização e do tamanho dos grãos recristalizados.

1. Estrutura bruta de fusão

   Annotations:

   • Um material fundido é o formato final de um metal derretido que foi resfriado em um molde. Algumas vezes, o molde produz formas simples chamadas de lingotes. A macroestrutura, às vezes denominada estrutura do lingote, consiste em três regiões: • zona coquilhada • zona colunare • zona equiaxial
2. Nucleação

   Annotations:

   • O termo nucleação se refere à formação dos primeiros nanocristais a partir do material fundido.
   • À medida que líquidos se resfriam até temperaturas abaixo da temperatura de solidificação, dois fatores se combinam para favorecer a nucleação: os átomos estão perdendo energia térmica, a probabilidade de formação de embriões maiores aumenta gradualmente; a maior diferença entre as energias livres de volume para o líquido e o sólido permite uma redução do tamanho crítico.  
3. Mecanismos de crescimento

   Annotations:

   • O modo de crescimento dos núcleos sólidos depende de como o calor é removido do material que está se solidificando. O calor específico é o calor necessário para alterar em um grau a temperatura de uma unidade de massa do material. O calor latente de fusãoé o calor necessário para fundirum sólido. 
   • Crescimento Planar: Em um líquido que contém agentes nucleantes é resfriado sob condições de equilíbrio, ocorre nucleação heterogênea. A solidificação por crescimento planar ocorre pelo movimento de toda a frente de solidificação em direção ao líquido.
   • Crescimento Dendrítico: Quando o líquido não foi inoculado e, portanto, sua taxa de nucleação é baixa, ele precisa ser super-resfriado antes da formação do sólido.  Uma pequena protuberância sólida chamada dendrita se forma na interface incentivada a crescer, uma vez que o líquido à frente está super-resfriado. À medida que a dendrita sólida cresce, o calor latente da fusão é transferido para o líquido super-resfriado, aumentando sua temperatura. O crescimento dendrítico continua até que o líquido super-resfriado atinja a temperatura de solidificação e o crescimento planar comece.