Met-U3

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ENDURECIMENTO DE METAIS
Objetivos
• Compreender os principais mecanismos de endurecimento de metais.
• Relacionar os temas anteriormente abordados aos apresentados nes-
ta unidade.
• Distinguir as diferenças existentes entre os mecanismos de endureci-
mento apresentados.
• Verificar a importância do endurecimento por redução de tamanho de 
grão, precipitação e encruamento.
Conteúdos
• Endurecimento por redução de tamanho de grão.
• Endurecimento por precipitação.
• Endurecimento devido ao encruamento ou trabalho a frio.
Orientações para o estudo da unidade
Antes de iniciar o estudo desta unidade, leia as orientações a seguir:
1) Não se limite a este conteúdo; busque outras informações em sites confiá-
veis e/ou nas referências bibliográficas apresentadas ao final da unidade. 
Lembre-se de que, na modalidade EaD, o engajamento pessoal é um fator 
determinante para o seu crescimento intelectual.
2) A unidade está direcionada a facilitar o entendimento do conteúdo. Caso 
tenha alguma dúvida, reinicie o tópico.
UNIDADE 3
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
3) Tente entender o passo a passo dos exercícios e evite decorar fórmulas. 
Saber o conceito e o significado do que foi feito é mais importante e útil 
do que memorizar as fórmulas.
4) Não deixe de recorrer aos materiais complementares descritos no Conteú-
do Digital Integrador.
5) Assista aos vídeos propostos, pois eles irão facilitar a compreensão do 
material.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
1. INTRODUÇÃO
Nas unidades anteriores, foram apresentados os conceitos 
básicos de Metalurgia e como ocorre a deformação plástica em 
escala microscópica. Esses conceitos serão importantes para a 
compreensão desta e da próxima unidade. Portanto, certifique-
-se de que compreendeu as informações que estão contidas nas 
unidades anteriores.
Nesta unidade, serão tratados fatores importantes da 
Metalurgia. Os conceitos aqui apresentados estão relacionados 
diretamente às propriedades mecânicas dos metais. Apresen-
taremos como as variações microestruturais possuem grande 
influência nas propriedades mecânicas finais dos materiais me-
tálicos. Essas variações microestruturais podem ser geradas prin-
cipalmente pelo processo de conformação mecânica ao qual o 
metal é submetido e pelo tipo de tratamento térmico realizado. 
Lembre-se sempre de que a liga metálica é um fator importante 
a ser considerado, pois algumas ligas, mesmo que submetidas a 
conformação mecânica e tratamentos térmicos específicos, não 
geram algumas das microestruturas que serão apresentadas.
Serão apresentadas as principais modificações microestru-
turais que podem ocorrer nos metais que são de interesse da 
Metalurgia. E, nesta unidade, serão apresentados os mecanis-
mos que geram aumento da resistência mecânica, os ditos me-
canismos de endurecimento.
Os principais mecanismos de endurecimento de interesse 
da metalurgia são: redução de tamanho de grão, encruamento 
e precipitação. Os dois primeiros estão intimamente ligados ao 
processo de conformação mecânica e à temperatura em que a 
conformação ocorre. Já o terceiro mecanismo está ligado ao tra-
tamento térmico a que algumas ligas podem ser submetidas.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Todos esses mecanismos de endurecimento têm como 
objetivo reduzir ou impedir a movimentação das discordâncias. 
Tenha sempre em mente que o processo de impedir e reduzir 
a movimentação de discordâncias impede e diminui também a 
deformação do material metálico. Como consequência, temos 
um aumento da resistência mecânica do material como um todo.
2. CONTEÚDO BÁSICO DE REFERÊNCIA
O Conteúdo Básico de Referência apresenta, de forma su-
cinta, os temas abordados nesta unidade. Para sua compreensão 
integral, é necessário o aprofundamento pelo estudo do Conteú-
do Digital Integrador.
2.1. MECANISMOS DE ENDURECIMENTO
Como vimos anteriormente, os materiais metálicos pos-
suem defeitos intrínsecos. Estes, dependendo da quantidade, 
distribuição e formato, modificam as propriedades mecânicas 
dos materiais. Dessa forma, o controle dos defeitos gera mate-
riais com as características necessárias para um projeto especí-
fico. Para o seu controle, é necessário compreender, microsco-
picamente, o que está ocorrendo. Nesta unidade, iremos tratar 
os mecanismos de endurecimento e, para isso, iremos utilizar os 
conceitos de discordância e deformação plástica.
É importante ter em mente que a resistência à deformação 
de um metal ou liga está relacionada à capacidade de as discor-
dâncias se movimentarem: quanto mais fácil uma discordância 
se movimenta, mais dúctil e maior será a sua deformação até a 
fratura. Reduzindo a mobilidade das discordâncias, é possível au-
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
mentar a resistência mecânica do material, ou seja, maiores for-
ças serão necessárias para deformar um mesmo material. Dessa 
forma, quando é necessário um aumento da resistência mecâni-
ca do metal, é preciso pensar em como bloquear ou diminuir a 
movimentação das discordâncias.
Os mecanismos de endurecimento estão baseados em 
restrição ou aumento da dificuldade de movimentação das dis-
cordâncias, levando a um aumento da resistência mecânica do 
material. Os mecanismos que serão apresentados serão o de 
redução de tamanho de grão, precipitação de segunda fase e 
encruamento. Existem outras formas de endurecimento, como 
tratamentos térmicos de têmpera, que não serão apresentadas, 
pois não fazem parte do escopo da Metalurgia, e sim de trata-
mentos térmicos.
Tamanho de grão
O tamanho médio do grão (cristal em um material poli-
cristalino) é um parâmetro estrutural muito importante em um 
material policristalino de metal puro ou metal monofásico. Infe-
lizmente, essa variável é difícil de se definir com precisão.
Isso ocorre devido ao fato de a forma tridimensional de um 
grão ser muito complexa, e, mesmo naqueles casos em que os 
grãos parecem ser de tamanho quase igual em uma micrografia 
bidimensional, os grãos podem variar em uma gama muito am-
pla de tamanhos. Experimentos, em que foi possível separar os 
grãos de um material policristalino pela utilização de mercúrio 
em uma liga de latão, mostraram a existência de aproximada-
mente 15 classificações diferentes de tamanho de grão nesse 
material.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
O tamanho do grão normalmente é medido por metalogra-
fia. Para a realização de um ensaio metalográfico, é necessário 
embutir uma parte do material em um material específico (ba-
quelite, resinas); após esse processo, a amostra é lixada, polida 
e atacada para que os contornos de grão fiquem aparentes. Essa 
amostra é, então, observada em um microscópio óptico (duas di-
mensões). Portanto, a maioria das estruturas metalográficas são 
observadas em seções planas, e medidas lineares são feitas em 
tais superfícies. Essas medidas normalmente não são capazes de 
mensurar com precisão o diâmetro do grão, o qual é uma medi-
da tridimensional muito complexa.
Apesar das dificuldades encontradas para realizar essa me-
dida de tamanho de grão, é necessário algum tipo de mensura-
ção para definir o tamanho da unidade estrutural (grãos) em um 
material policristalino. Para isso, é utilizado o conceito de tama-
nho médio de grão, o qual é amplamente adotado na literatura.
Existem alguns métodos de medida do tamanho de grão, 
mas o método mais fácil para realizar essa mensuração em uma 
microestrutura é utilizando a interceptação linear. Essa medida é 
chamada de interceptação média de grãos e é a distância média 
entre os contornos de grãos ao longo de uma linha estabelecida 
em uma fotomicrografia.
Esse método é bem simples. Basta estabelecer um tama-
nho da linha e contar o número de contornos de grão que a in-
terceptam. A medida deve ser repetida várias vezes, colocando 
a mesma linha na mesma e em outras fotomicrografias do mate-
rial de maneira aleatória. O cálculo para determinar o tamanho 
médio degrão por esse método é realizado pelo número médio 
de interceptações de todas a medidas realizadas, dividido pelo 
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
comprimento total da linha e multiplicado pela ampliação na fo-
tomicrografia, resultando no número médio de interceptos por 
unidade de medida (l).
A recíproca dessa medida (1 dividido pelo valor encontra-
do) é utilizada frequentemente como parâmetro para indicar o 
tamanho aproximado do grão. Existem outros métodos para essa 
medida que são amplamente utilizados; um dos mais conhecidos 
é o da ASTM E112, mas, para realizar essa medida, é necessário 
comprar a norma a fim de poder comparar as micrografias a pa-
drões de tamanho que vão de 1 a 10.
Embora não exista uma relação geométrica entre o núme-
ro médio de interceptos (l) e o diâmetro médio real de grão d, 
essa medida é amplamente utilizada para representar o diâme-
tro do grão. Essa relação existiria se todos os grãos tivessem a 
mesma forma e tamanho, o que é praticamente impossível em 
materiais de utilização constante na Engenharia. Apesar de não 
existir essa relação, existe uma relação importante que mostra 
que a recíproca do número médio de interceptos (l) está dire-
tamente ligada à área superficial de contorno de grão em um 
volume unitário. A relação em questão é:
 
Nela Sv é a área de superfície de contorno de grão por uni-
dade de volume. Portanto, o que é importante ao realizar a me-
dida de intercepto, na verdade, é a área superficial de contorno 
de grão e não o tamanho médio de grão. Isso será importante 
porque, como será explicado, quanto maior a área superficial de 
contorno de grão, maior será a resistência mecânica do material 
metálico.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Redução de tamanho de grão
Os materiais metálicos apresentam, quase sempre, uma 
forte relação entre tamanho de grão e dureza e resistência me-
cânica (em temperaturas muito elevadas, possivelmente essa 
relação não é sempre verdadeira): quanto menor o tamanho do 
grão, maior a dureza ou resistência mecânica. A Figura 1 apre-
senta resultados experimentais que comprovam essa afirmação. 
Como pode ser visto, a tensão de escoamento da liga de cobre-
-zinco aumenta com a diminuição do tamanho de grão.
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2007, p. 189).
Figura 1 A influência do tamanho de grão na tensão de escoamento de uma liga de 
latão Cu-30 Zn 70. Observe que o diâmetro do grão aumenta da direita para a esquerda 
e não é linear.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
De acordo com a ilustração, é possível verificar uma rela-
ção empírica entre a variação do tamanho de grão e a resistência 
mecânica do material:
 
Nessa equação, σy é a tensão de escoamento; d, o diâme-
tro médio de grãos; ky, a inclinação da linha reta traçada através 
dos dados; e σ0, o intercepto da linha reta traçada com o eixo das 
ordenadas, correspondendo à tensão de escoamento esperada 
para um tamanho de grão infinito hipotético.
Essa mesma fórmula pode ser alterada para ser utilizada 
com resultados de ensaio de dureza. Basta alterar a tensão de 
escoamento e a tensão de escoamento hipotética por tamanho 
de grão infinito para dureza (H) e dureza com tamanho de grão 
infinito (H0). Quando utilizada a dureza do material para o cálcu-
lo, não é necessariamente utilizada a dureza de um monocristal, 
porque as propriedades mecânicas de um cristal são geralmente 
anisotrópicas, de modo que a dureza de um cristal pode variar 
conforme sua orientação. Dessa forma, uma dureza de vários 
cristais (dureza Brinell, por exemplo) pode ser utilizada.
Essa relação linear entre a tensão de escoamento e a raiz 
quadrada da densidade de discordâncias foi originalmente pro-
posta por Hall e Petch e, como consequência, a equação men-
cionada é chamada de equação de Hall-Petch. Tal relação pode 
ser racionalizada pela teoria de discordâncias, assumindo que 
os contornos de grão atuam como obstáculos de movimentação 
das discordâncias.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Esse obstáculo à movimentação da discordância ocorre, 
pois no contorno de grão os átomos não estão organizados como 
dentro dos grãos. Essa falta de organização dificulta a movimen-
tação da discordância devido ao aumento da distância de que 
ela necessita para se movimentar entre os átomos. Além disso, 
os planos de escorregamento não são mais constantes devido à 
desorganização, sendo necessárias mudanças de planos e dire-
ções para que a discordância caminhe. Com a aplicação de uma 
tensão, as discordâncias geradas se movimentam até o contorno 
de grão e se acumulam (empilham) nessas regiões.
O número de discordâncias acumuladas em uma região 
aumenta com o aumento do tamanho de grão e a magnitude 
da tensão aplicada. Além disso, esses acúmulos podem produzir 
uma concentração de tensão no grão próxima à região com em-
pilhamento de discordâncias. Essa concentração de tensão varia 
com número de discordâncias acumuladas e a tensão aplicada 
no material.
Assim, em materiais com grãos grandes, a multiplicação da 
tensão próxima ao grão deve ser muito maior do que em mate-
riais com grãos pequenos. Isso significa que, nos materiais refi-
nados (grãos pequenos), uma tensão aplicada muito maior é ne-
cessária para fazer com que o escorregamento passe através do 
contorno de grão do que no caso de materiais grosseiros (grãos 
grandes).
Embora a relação de Hall-Petch tenha sido amplamente 
aceita, ela não foi completamente verificada. Enquanto em mui-
tos casos, a partir de dados de tamanho de grão, possa ser plo-
tada uma relação linear aparente entre σy e d
-1/2, alguns estudos 
mostram que é possível construir relações lineares, em muitos 
casos, igualmente boas quando a tensão de escoamento (σy) é 
plotada versus d-1 ou d-1/3.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Independentemente de a relação da variação de dureza ou 
tensão de escoamento estar relacionada ao inverso ou à raiz qua-
drada ou cúbica do diâmetro do tamanho de grão e gerar uma 
equação realmente válida, o fato é que a Figura 1 demonstra cla-
ramente a dependência da tensão de escoamento em relação 
ao tamanho do grão. No entanto existem indicações claras para 
desvios da relação clássica de Hall-Petch, à medida que os tama-
nhos dos grãos se aproximam das dimensões dos nanômetros.
Com os materiais indicados no Tópico 3. 1, você vai en-
tender melhor os processos para redução do tamanho de grão. 
Antes de prosseguir para o próximo assunto, consulte os ma-
teriais indicados, procurando assimilar o conteúdo estudado.
Endurecimento por precipitação
Pequenos precipitados de segunda fase, obtidos por meio 
de tratamentos térmicos adequados de certas ligas metálicas, 
são eficazes para dificultar a movimentação de discordâncias. 
Como você deve ter visto quando estudou diagrama de fases, a 
precipitação de uma segunda fase ocorre devido à diminuição da 
solubilidade dessa fase na matriz (metal em maior quantidade) 
devido ao resfriamento. A Figura 2 apresenta parte de um 
diagrama de fases em que é possível visualizar uma liga na qual 
pode ser realizada a precipitação de uma segunda fase durante 
o seu resfriamento.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2007, p. 277).
Figura 2 Representações esquemáticas das microestruturas de equilíbrio para uma 
composição de liga de chumbo-estanho à medida que é resfriada dentro da região da 
fase líquida.
Muitas ligas utilizam o mecanismo de endurecimento por 
precipitação. O exemplo mais comum é encontrado no sistema 
Al-Cu (Figura 3). Quando essa liga, rica em alumínio, é resfriada 
lentamente, a fase rica em cobre se precipita de forma grosseira 
e em regiões próximas do contorno de grão. Esse tipo de preci-
pitado não gera endurecimentos significativos na liga. Quando a 
mesma liga é aquecida até a solubilização da segunda fase (re-
gião da Figura 3) e resfriada rapidamente, o fenômeno de pre-
83© METALURGIAUNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
cipitação é evitado. A microestrutura gerada é de apenas uma 
fase metaestável, pois a concentração de cobre no alumínio é 
superior à concentração com que o alumínio consegue dissolver 
o cobre (solução supersaturada).
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2007, p. 269).
Figura 3 Diagrama de fases cobre-prata.
Ao reaquecer a liga a uma temperatura intermediária, a 
difusão no estado sólido dos átomos de cobre no alumínio é su-
ficientemente rápida para permitir a formação de uma dispersão 
fina de precipitados. Estes são eficazes barreiras na movimenta-
ção das discordâncias e levam a um substancial endurecimento 
da liga. Como essa precipitação leva tempo, esse processo tam-
bém é chamado de endurecimento por envelhecimento.
Caso a liga fique muito tempo na temperatura em que a 
difusão do cobre ocorre no alumínio, o processo de precipitação 
é continuado e os precipitados podem coalescer em uma dis-
persão mais grosseira (precipitados grandes e mal distribuídos), 
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
levando a um superenvelhecimento. Essa dispersão é menos efi-
caz como barreira de discordâncias, pois o precipitado grande 
não distorce a rede cristalina significativamente como os precipi-
tados pequenos, que possuem uma interface coerente que dis-
torce a rede cristalina. Essa distorção dificulta a movimentação 
das discordâncias.
Os precipitados pequenos e bem distribuídos são conhe-
cidos como zonas Guinier-Preston (G.P.) e se distinguem por 
possuírem as interfaces do precipitado coerentes, nas quais as 
estruturas cristalinas da matriz e o precipitado mantêm-se inal-
teradas. Essa coerência é desfeita nos precipitados maiores, for-
mados quando ocorre um envelhecimento exagerado.
Com os materiais indicados no Tópico 3. 2, você vai en-
tender melhor a precipitação. Antes de prosseguir para o pró-
ximo assunto, consulte os materiais indicados, procurando as-
similar o conteúdo estudado.
Encruamento ou trabalho a frio
Uma das características mais importantes da deformação 
plástica de metais é a necessidade de um aumento da tensão 
de cisalhamento ao longo do processo de deformação do metal 
para que o escorregamento (e, consequentemente, a deforma-
ção) continue ocorrendo. Isso quer dizer que, quanto maior a 
deformação ocorrendo no metal, maior será a força necessária 
para que a deformação continue ocorrendo.
Esse fenômeno pode ser verificado quando se avalia um 
ensaio de tração. A Figura 4 apresenta um ensaio de tração mos-
trando três curvas diferentes:
85© METALURGIA
UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
• uma curva de tensão x deformação de engenharia (a 
mais comum e a que não leva em consideração a va-
riação da área da seção transversal do corpo de prova 
durante o ensaio) em azul;
• a verdadeira (que leva em consideração a variação 
de área da seção transversal do corpo de prova) em 
vermelho;
• a corrigida (que corrige o valor da tensão axial aplica-
da, pois, durante o empescoçamento do corpo de pro-
va, ocorre um estado de tensões complexas que possui 
outras tensões atuantes além da axial) em vermelho 
tracejado.
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2007, p. 152).
Figura 4 Comparação de um ensaio de tração tensão x deformação de engenharia 
(azul) e verdadeiro (vermelho). O empescoçamento começa no ponto M da curva de 
engenharia e em M' na curva verdadeira. A curva de tensão x deformação verdadeira 
"corrigida" (vermelha tracejada) leva em conta o complexo estado de tensão dentro da 
região do pescoço.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Esse aumento da tensão necessária para deformar o ma-
terial metálico se dá por conta da deformação ocorrida anterior-
mente. Como descrito na Unidade 1, durante a deformação são 
geradas as discordâncias. Quanto mais o material é deformado, 
mais discordâncias são geradas e, consequentemente, maior é a 
desorganização dos átomos.
Quando o nível de deformação se torna alto, as discordân-
cias interagem entre si. Tal interação pode bloquear a movimen-
tação das discordâncias, sendo necessária a formação de outras 
discordâncias ou tensões superiores para que a deformação 
(movimentação das discordâncias já existentes) ocorra. Esse fe-
nômeno é chamado de encruamento ou trabalho a frio.
Os processos que levam ao encruamento do metal, quan-
do ele é plasticamente deformado a temperaturas baixas em re-
lação ao seu ponto de fusão, são conhecidos como trabalho a 
frio.
A temperatura que define o limite superior da faixa de ope-
ração de um processo a frio não pode ser expressa exatamente, 
pois varia com a composição, a taxa e quantidade de deforma-
ção. Uma regra básica é assumir que a deformação plástica cor-
respondente ao trabalho a frio ocorre se for realizada a tempe-
raturas inferiores à metade da temperatura absoluta de fusão da 
liga ou metal.
Resumindo, trabalho a frio significa deformar mecanica-
mente um metal a temperaturas relativamente baixas; relaciona 
o movimento e a geração de discordância à deformação plástica 
a que um material metálico é submetido. A quantidade de tra-
balho a frio é definida como a relação de redução da área da se-
ção transversal da liga por processos de conformação mecânica, 
como laminação, trefilação, extrusão. O percentual de trabalho 
a frio é dado por: 
87© METALURGIA
UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
 
Nessa equação, A0 é a área da seção transversal original; e 
Af, a área final da seção transversal após o trabalho a frio. A du-
reza e a resistência das ligas aumentam com o aumento da por-
centagem do TF, um processo denominado endurecimento por 
encruamento. A relação das propriedades mecânicas com a por-
centagem de TF de alguns metais pode ser verificada na Figura 5.
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2007, p. 195).
Figura 5 Aumento da tensão de escoamento para aço 1040, latão e cobre em relação à 
variação de trabalho a frio.
O mecanismo para esse endurecimento é a resistência à 
deformação plástica causada pela alta densidade de discordân-
cias produzidas no trabalho a frio. A Figura 6 apresenta uma mi-
croestrutura trabalhada a frio.
88 © METALURGIA
UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2007, p. 195).
Figura 6 Estrutura de grãos trabalhados a frio (33% TF) de uma liga de latão.
A densidade de discordâncias pode ser expressa como o 
comprimento das linhas de discordâncias por unidade de volume 
(por exemplo, m/m3). Uma liga recozida pode ter uma densida-
de de discordâncias baixa, correspondendo a uma dureza baixa. 
Uma liga fortemente trabalhada a frio pode ter uma densidade 
de discordâncias muito alta, com dureza e resistência mecânica 
significativamente maiores. Os grãos trabalhados a frio ou en-
cruados são drasticamente distorcidos e bastante instáveis. Ao 
levar a microestrutura a temperaturas mais altas, em que há 
disponibilidade de suficiente mobilidade de átomos, o material 
pode ser amolecido e uma nova microestrutura pode emergir.
89© METALURGIA
UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
A maior parte da energia gasta no trabalho a frio aparece 
na forma de calor, mas uma fração finita é armazenada no metal 
como energia de deformação associada a vários defeitos na rede 
cristalina criados pela deformação. A quantidade de energia reti-
da depende do processo de deformação e de uma série de outras 
variáveis – por exemplo, composição do metal, bem como a taxa 
e temperatura de deformação. A energia armazenada aumenta 
com o aumento da deformação, mas a uma taxa decrescente, de 
modo que a fração da energia total armazenada diminui com o 
aumento da deformação.
A quantidade de energia armazenada pode expandir au-
mentando a severidade da deformação, diminuindo a tempera-
tura de deformação e mudando um metal puro para uma liga.
Vamos considerar a natureza da energia armazenada na 
deformação plástica. O trabalho a frio é conhecido por aumen-
tar consideravelmente o número de discordâncias em um me-
tal, sendo capaz de aumentar o número de discordânciasem um 
metal por um fator tão grande quanto de 10.000 a 1.000.000 ve-
zes. Cada discordância representa um defeito cristalino com uma 
deformação da rede cristalina associada. O aumento da densida-
de de discordâncias aumenta a energia de deformação do me-
tal, a qual fica armazenada se o material não for submetido a 
nenhum aumento de temperatura. Caso isso ocorra, o material 
pode sofrer o fenômeno de recuperação, que será apresentado 
na próxima unidade.
Com os materiais indicados no Tópico 3. 3, você vai en-
tender melhor o processo de encruamento. Antes de prosse-
guir para o próximo assunto, consulte os materiais indicados, 
procurando assimilar o conteúdo estudado.
90 © METALURGIA
UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Vídeo complementar –––––––––––––––––––––––––––––––
Neste momento, é fundamental que você assista ao vídeo complementar 3.
•	 Para assistir ao vídeo pela Sala de Aula Virtual, clique na aba Videoaula, 
localizado na barra superior. Em seguida, busque pelo nome da disciplina 
para abrir a lista de vídeos.
•	 Caso você adquira o material, por meio da loja virtual, receberá também um 
CD contendo os vídeos complementares, os quais fazem parte integrante 
do material. 
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
3. CONTEÚDO DIGITAL INTEGRADOR
O Conteúdo Digital Integrador é a condição necessária 
e indispensável para você compreender integralmente os 
conteúdos apresentados nesta unidade.
3.1. REDUÇÃO DE TAMANHO DE GRÃO
Para compreender melhor o processo de redução de 
tamanho de grãos, indicamos alguns vídeos que mostram como 
ocorre a redução de grão nos materiais metálicos, bem como 
textos para um aprofundamento dos conhecimentos nessa área. 
Alguns vídeos estão em inglês, mas não se preocupe, pois as 
imagens são fáceis de compreender.
• SIMÃO, G. Processo de laminação a frio. 2014. 
Disponível em: <https://www.youtube.com/
watch?v=ISd43MI1gsw>. Acesso em: 10 jul. 2019.
• MORA, N. D. (Org.). Defeitos cristalinos. In: MORA, 
N. D. (Org.). Apostila de materiais elétricos. Foz do 
Iguaçu: Unioeste, 2010. p. 143-168. Disponível em: 
91© METALURGIA
UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
<http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downmateriais/
materiaiscap7.pdf>. Acesso em: 10 jul. 2019.
• BRESCIANE FILHO, E. (Org.). Conformação plástica 
dos metais. São Paulo: Epusp, 2011. Disponível 
em: <http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/
CONFORMACAOPLASTICADOSMETAIS.pdf>. Acesso em: 
10 jul. 2019.
3.2. PRECIPITAÇÃO
Para entender o fenômeno de precipitação, você deve lem-
brar que é necessário um tratamento térmico de solubilização, 
resfriamento rápido e posterior tratamento de precipitação. O 
vídeo indicado a seguir apresenta esse processo, e os textos su-
geridos apresentam uma descrição mais aprofundada sobre o 
tema.
• Quitney, J. Cold Working & Heat Treatment of Aluminum 
(Aluminium) 1945 US Office of Education. (Colocar 
o vídeo em 9:30mm para verificar o tratamento de 
solubilização e posterior precipitação). Disponível em: 
<https://www.youtube.com/watch?v=zjNCRTr8fr4>. 
Acesso em: 30 jul. 2019.
• CARDOSO, A. V. (Org.). Mudança de estrutura – 
endurecimento por precipitação. In: CARDOSO, A. 
V. (Org.). Ciências dos materiais multimídia. 2007. 
Disponível em: <http://www.cienciadosmateriais.org/
index.php?acao=exibir&cap=21&top=134>. Acesso em: 
10 jul. 2019.
• MORA, N. D. (Org.). Solidificação e soluções sólidas. In: 
MORA, N. D. (Org.). Apostila de materiais elétricos. Foz 
92 © METALURGIA
UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
do Iguaçu: Unioeste, 2010. p. 115-142. Disponível em: 
<http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downmateriais/
materiaiscap6.pdf>. Acesso em: 10 jul. 2019.
• MORA, N. D. (Org.). Difusão e movimentos atômicos: 
transferência de massa. In: MORA, N. D. (Org.). Apostila 
de materiais elétricos. Foz do Iguaçu: Unioeste, 2010. 
p. 169-198. Disponível em: <http://www.foz.unioeste.
br/~lamat/downmateriais/materiaiscap8.pdf>. Acesso 
em: 10 jul. 2019.
• BRESCIANE FILHO, E. (Org.). Conformação plástica 
dos metais. São Paulo: Epusp, 2011. Disponível 
em: <http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/
CONFORMACAOPLASTICADOSMETAIS.pdf>. Acesso em: 
10 jul. 2019.
3.3. ENCRUAMENTO
O processo de encruamento ocorre devido a geração e 
acúmulo de discordâncias. Os vídeos indicados a seguir mostram 
a movimentação e o encontro de discordâncias, e os textos su-
geridos permitem um aprofundamento nesse tópico de estudo.
• MORAIS, W. A. Movimentação de discordâncias – Parte 
1. 2008. Disponível em: <https://www.youtube.com/
watch?v=Cyn-boIJq8A>. Acesso em: 10 jul. 2019.
• KACHER, J. Dislocation interactions in alpha Ti. 
2015. Disponível em: <https://www.youtube.com/
watch?v=50Q8UxTMMqY>. Acesso em: 10 jul. 2019.
• KOTECKY, O. Dislocations in motion. 2008. Disponível em: 
<https://www.youtube.com/watch?v=BV1cxwxnhPs>. 
Acesso em: 10 jul. 2019.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
• MORAIS, W. A. Movimentação de discordâncias – Parte 
1. 2008. Disponível em: <https://www.youtube.com/
watch?v=Cyn-boIJq8A>. Acesso em: 10 jul. 2019.
• TORIKAI, D. Ciência dos Materiais – Aula 
09 – Processamento de materiais. 2016. 
Disponível em: <https://www.youtube.com/
watch?v=G82UgSXWXkM>. Acesso em: 10 jul. 2019.
• BRESCIANE FILHO, E. (Org.). Conformação plástica 
dos metais. São Paulo: Epusp, 2011. Disponível 
em: <http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/
CONFORMACAOPLASTICADOSMETAIS.pdf>. Acesso em: 
10 jul. 2019.
4. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS
A autoavaliação pode ser uma ferramenta importante para 
você testar o seu desempenho. Se encontrar dificuldades em 
responder às questões a seguir, você deverá revisar os conteúdos 
estudados para sanar as suas dúvidas.
1) Usando o método de interceptação, determine o tamanho médio de grão, 
em milímetros, da amostra, cuja microestrutura é mostrada na Figura 7. 
Use pelo menos sete segmentos de linha reta.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
Fonte: Callister Jr. e Rethwisch (2007, p. 100).
Figura 7 Fotomicrografia da superfície de um corpo de prova policristalino polido e 
atacado de uma liga de ferro cromo em que os contornos de grão aparecem como 
linhas escuras. Ampliação de 100x.
2) Desenhe um gráfico que mostre como deve ser realizado um tratamento 
de precipitação. Não é necessário colocar as temperaturas do tratamento.
3) Um corpo de prova foi submetido a um ensaio de dureza com o qual sua 
superfície ficou marcada com a indentação. Ao ser realizada a segunda in-
dentação do ensaio de dureza, verificou-se que ela estava muito próxima 
da primeira. Isso pode gerar um resultado errado? Por quê?
Gabarito
Confira, a seguir, as respostas corretas para as questões au-
toavaliativas propostas:
1) Sete segmentos de linha foram traçados na fotomicrografia, cada um com 
60 mm de comprimento. O número médio de interseções de limite de 
grão para essas linhas foi de 8,7 (esse número pode variar um pouco de-
pendendo da região em que é colocada a linha). Portanto, o tamanho mé-
dio de grão é:
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
2) A dureza medida a partir de uma indentação que está posicionada muito 
próxima a uma indentação pré-existente não será válida. O material nessa 
vizinhança foi trabalhado a frio quando a primeira indentação foi realiza-
da. Dessa forma, o segundo resultado vai indicar uma dureza superior à 
dureza real do material.
5. CONSIDERAÇÕES
Nesta unidade, foram apresentados a você os principais 
mecanismos de endurecimento relacionados à Metalurgia: redu-
ção de tamanho de grão, precipitação e encruamento. No tocan-
te a cada um dos mecanismos, foram apresentados como eles 
são gerados e, principalmente, qual mecanismo leva ao endure-
cimento do metal ou da liga metálica.
Existem outras formas de endurecimento em metais; por 
isso, o ideal é que você complemente seus estudos com as bi-
bliografias citadas e sugestões de leitura feitas no decorrer da 
unidade e no Conteúdo Digital Integrador. Como continuação do 
assunto, a próxima unidade tratará da recuperação,recristaliza-
ção e crescimento de grão.
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UNIDADE 3 – ENDURECIMENTO DE METAIS
6. E-REFERÊNCIAS
BRESCIANE FILHO, E. (Org.). Conformação plástica dos metais. São Paulo: 
Epusp, 2011. Disponível em: <http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/
CONFORMACAOPLASTICADOSMETAIS.pdf>. Acesso em: 5 jul. 2019.
CARDOSO, A. V. (Org.). Ciências dos materiais multimídia. 2007. Disponível em: 
<http://www.cienciadosmateriais.org/>. Acesso em: 4 jul. 2019.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CALLISTER Jr., W. D. ; RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma 
introdução. 8. ed. Rio de Janeiro : LTC, 2012.
CHIAVERINI, V. Tecnologia mecânica: processos de fabricação e tratamento. São Paulo: 
Pearson Makron Books, 1986. v. 2.
DIETER, G. E. Metalurgia Mecânica. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara dois, 1981.