Explicando A Matéria: Endurecimento por Precipitação

        Nesta semana o Explicando A Matéria traz um processo bastante utilizado e comentado ao se falar de resistência dos materiais metálicos: o endurecimento por precipitação.

        O endurecimento por precipitação consiste em um tipo de tratamento térmico que busca precipitar uma segunda fase no material, na forma de precipitados finos e bem distribuídos, a partir de uma solução sólida supersaturada, com o objetivo de aumentar a resistência mecânica. Os precipitados, por sua vez, funcionam como uma “barreira” ao movimento de discordâncias, de forma que maior energia é necessária para a continuidade da deformação do material.
        Este tipo de tratamento, porém, não pode ser realizado em qualquer situação. Primeiramente, devemos ter um grande nível de solução sólida de um elemento no outro, e a solubilidade do elemento B em A deve decrescer rapidamente com a temperatura. Além disso, o precipitado a ser formado deve ter uma elevada taxa de nucleação. Portanto, de forma resumida, devemos ter um material que seja monofásico em altas temperaturas e bifásico em baixas temperaturas.
        O passo a passo do tratamento de envelhecimento é simples. Inicialmente, deve-se aquecer a liga metálica desejada até uma temperatura em que se tem uma solução sólida completa, ou seja, em que existe completa solubilização do elemento B no elemento A. Então, resfria-se rapidamente o material a fim de se obter uma solução sólida supersaturada (em que não ocorreu a formação de segunda fase). Então, com a elevação da temperatura, gradualmente ocorre a precipitação da segunda fase, caracterizando a etapa de envelhecimento. Alguns envelhecimentos podem até mesmo ocorrer de forma espontânea em temperatura ambiente.
        Durante o tratamento, o tempo de envelhecimento é uma variável muito importante. Se pequeno demais, os precipitados são pequenos e incapazes de oferecer o endurecimento buscado; se grande demais, os precipitados se tornam grande demais a ponto de reduzirem efetivamente a resistência do material.
        Este mecanismo é muito útil pois permite adicionar características necessárias às ligas que não são obtidas naturalmente, melhorando assim as suas propriedades de acordo com o uso solicitado. Por exemplo, o emprego de Endurecimento por precipitação foi essencial para obtenção das superligas de níquel para aplicação na área aeronáutica, e também para o endurecimento de metais leves como o Alumínio ou o Magnésio.