No laboratório, aço de Quioto estica quase 140 % antes de romper

Imagine uma tira de aço a ser puxada até se esticar. Num certo momento, em vez de se alongar de forma regular ao longo de todo o comprimento, estreita-se num ponto, e esse ponto rompe. Os metalurgistas medem até onde um metal pode ir antes de este estreitamento localizado começar, através de um valor designado alongamento uniforme. Uma equipa da Universidade de Quioto construiu um aço cujo alongamento uniforme atingiu quase 140 %, segundo o seu artigo na revista Materials Today.

O problema é antigo. Alguns metais tornam-se mais resistentes quando são deformados, fenómeno designado endurecimento por deformação, que, em princípio, pode manter o estiramento uniforme. Mas esse endurecimento costuma enfraquecer à medida que a deformação avança. As ligas avançadas podem ganhar endurecimento extra através de dois outros processos: a maclagem de deformação, em que a estrutura cristalina forma faixas simétricas em espelho, e a transformação martensítica, em que a estrutura passa a uma fase mais dura. Estes dois processos tendem a competir, pelo que os metais são normalmente concebidos para depender de apenas um. Como afirma o autor correspondente Si Gao: «No domínio dos metais de alta resistência, os materiais duráveis já não são invulgares, mas o alongamento dos materiais metálicos ficou, em geral, abaixo de cerca de 60 % a 70 %.»

A ideia da equipa de Quioto foi fazer os dois mecanismos alternarem. Num aço Fe-4Ni-0,6C, os investigadores aumentaram o teor de carbono para atrasar a transformação martensítica. A maclagem começa primeiro, para deformações intermédias, e a transformação só se inicia para deformações mais elevadas, pelo que cada mecanismo acrescenta endurecimento à medida que o anterior perde efeito. O artigo descreve isto como um endurecimento contínuo que adia o ponto em que a deformação se concentra num único local, ao longo de uma vasta gama de deformações.

O resultado é uma amostra de laboratório, e as conclusões do artigo assentam nela. O estudo não refere ensaios à escala industrial, séries de produção nem reprodução independente, e os autores não indicam preço nem nomeiam qualquer parceiro industrial. A ductilidade apresentada é a medição de uma única liga, e não uma propriedade de uma peça fabricada.

Para os engenheiros, o valor do artigo poderá residir menos neste aço do que na regra de conceção que propõe. A equipa de Gao defende que um alongamento uniforme muito elevado surge quando um material ativa o mecanismo seguinte precisamente no momento em que o anterior perde efeito. Os autores afirmam que as futuras utilizações deverão incluir edifícios, veículos, aviões e outras estruturas portantes, mas o artigo não indica qualquer data para nenhuma delas. O passo seguinte, que a fonte não descreve em pormenor, seria verificar se o mesmo princípio de sequência funciona noutras ligas e em condições mais próximas das de peças reais.