sexta-feira, 30 de maio de 2014

Aço torcido fica mais forte e mais resistente

Torção torna aço mais forte e mais resistente
Todo o segredo para fazer um aço duro e resistente está na organização de seus grânulos. 
[Imagem: Gao Lab/Brown University]
Resistência e ductilidade
A imagem do ferreiro é tradicional: ele coloca o aço na fornalha e, a seguir, martela-o seguidamente para fabricar as peças mais resistentes.
Por mais que o processo industrial possa ter ganho em tecnologia e escala, ele não se distancia muito desse quadro: tudo consiste em forçar os grânulos do aço a se tornarem menores e se "encaixarem" melhor uns nos outros.
Assim, não deixa de ser surpreendente que uma equipe de engenheiros tenha descoberto que é possível fazer um aço ainda melhor.
Yujie Wei e seus colegas da China e EUA descobriram uma forma de tornar o aço mais forte sem comprometer sua ductilidade.
Resistência e ductilidade são ambas propriedades cruciais do aço, especialmente em materiais utilizados em aplicações estruturais - a resistência é uma medida de quanta força é necessária para fazer com que um material se dobre ou deforme, e a ductilidade é uma medida de quanto um material pode se distender sem quebrar.
Um material que não tenha resistência tende à fadiga, quebrando-se lentamente ao longo do tempo. Um material com baixa ductilidade pode quebrar-se repentinamente, causando um falha súbita e catastrófica.
O aço é um dos raros materiais que é simultaneamente forte e dúctil - o problema é que as técnicas para fazer aços mais fortes tendem a sacrificar a ductilidade, e vice-versa.
Torção torna aço mais forte e mais resistente
A superfície do cilindro de aço torna-se mais resistente às fraturas, enquanto o interior retém a ductilidade original. [Imagem: Gao Lab/Brown University]
Têmpera por torção
Yujie Wei pensou além das tradicionais marteladas, e decidiu deformar o aço em seu processo final de fabricação torcendo-o.
Como o movimento de torção deforma a parte externa do metal mais do que a parte interna ocorre uma deformação apenas superficial - imagine os corredores em uma pista: aqueles que ficam nas faixas interiores têm que percorrer uma distância menor.
O resultado é um cilindro de aço com o melhor de dois mundos: a superfície se torna mais resistente às fraturas, porque foi mais trabalhada, enquanto o interior retém a ductilidade original, permitindo que o material dobre-se sem fraturar.
O processo foi feito em laboratório, usando cilindros de alguns centímetros de diâmetro, mas os pesquisadores afirmam que nada indica que o processo não possa ser escalonado para cilindros maiores - só a força para torcê-los é que terá que aumentar proporcionalmente.
Bibliografia:

Evading the strength-ductility trade-off dilemma in steel through gradient hierarchical nanotwins
Yujie Wei, Yongqiang Li, Lianchun Zhu, Yao Liu, Xianqi Lei, Gang Wang, Yanxin Wu, Zhenli Mi, Jiabin Liu, Hongtao Wang, Huajian Gao
Nature Communications
Vol.: 5, Article number: 3580
DOI: 10.1038/ncomms4580