[EXPLICANDO A MATÉRIA] - Endurecimento por Solução Sólida

Endurecimento por Solução Sólida

Dando continuidade à nossa série de textos sobre mecanismos de endurecimento, hoje falaremos sobre o Endurecimento por Solução Sólida. Esse mecanismo usualmente é referido aos materiais metálicos, onde os elementos em menor concentração presentes, chamados solutos, por estarem abaixo do limite de solubilidade, não alteram a estrutura cristalina do elemento de maior concentração - matriz, ou solvente. Essa mistura de dois ou mais elementos irá constituir uma fase única.

A presença do soluto na matriz do solvente causa distorções na rede dependendo do tamanho desse elemento. Se for maior que os átomos da matriz, causará uma distorção através da tração, e,  se for menor, será devido à compressão. Sendo assim, os solutos irão funcionar como polos de atração e repulsão para as discordâncias, barrando ou dificultando seu  movimento. Para soluções sólidas substitucionais haverá tanto tração quanto compressão, e, quanto maior a diferença de tamanho (para mais ou para menos) em relação aos átomos da matriz, maior será essa distorção aplicada à rede. Já para solução sólida intersticial haverá apenas distorção por compressão, uma vez que esses átomos intersticiais sempre serão maiores que o interstício em que estão inseridos.

Na fórmula demonstrada na figura temos que a contribuição do endurecimento por solução sólida irá depender da concentração do soluto e da distorção que esse soluto causa na rede. Quanto maior a concentração e a distorção, maior a contribuição desse tipo de endurecimento na fórmula.

É possível aumentar substancialmente a resistência mecânica em soluções sólidas concentradas, já que, basicamente, quase todos os materiais metálicos utilizados possuem uma contribuição de endurecimento por solução sólida. Um exemplo cotidiano, e muito expressivo disso são as joias em ouro. Esse elemento puro é extremamente dúctil, sendo inviável utilizar como adornos, uma vez que nunca manteriam sua forma esculpida inicialmente pelo ourives. Portanto, faz-se necessário adicionar outros elementos, como prata e cobre, a fim de aumentar a resistência desse material e prevenir essa deformação fazendo com que a joia seja comercialmente viável. Por essa razão que há a atribuição do famoso ‘quilate’, denominação que determina a porcentagem dos solutos adicionados na matriz de ouro; por exemplo, afirmar que uma joia de ouro possui 18 quilates é equivale à garantia de  uma solução sólida de 75% ouro,12,5% prata e 12,5% cobre.