A maioria dos sólidos apresenta estruturas em escala bem superior à das dimensões atômicas ou moleculares. Podemos classificar as estruturas quanto ao tamanho (1) em:
1- estrutura cristalina (0,1 angströms ou 10 picometros até 10 Å ou 1000 pm);
2- estruturas nanométricas (1 nanômetro até 100 nm);
3- estruturas micrométricas (0,1 micrometros até 500 µm) ;
4- estruturas milimétricas e visíveis a olho nu (500 m em diante).
A Figura 7.a. apresenta escalas lineares, relacionando-as com o tamanho de objetos e comprimentos de onda comuns à Ciência dos Materiais. As propriedades das estruturas nanométricas e micrométricas dependem das formas dos agregados atômicos e moleculares, que podem ser cristalinos, não-cristalinos (amorfos) ou uma mistura destes dois (semi-cristalinos) estados, e das suas distribuições no sólido. Por exemplo, monocristais freqüentemente possuem formas externas que são uma conseqüência do tipo de sua célula unitária e apresentam também cavidades cristalográficas de corrosão, linhas de escorregamento e planos de clivagem. Os policristais apresentam contornos de grão que separam cristais de orientações diferentes. Além disso, um sólido pode conter uma fase (monofásico) ou mais fases (polifásico). Fase é uma região homogênea do espaço que possui, em média, as mesmas propriedades físicas e químicas. Tanto nos sólidos monofásicos como nos polifásicos a forma de uma fase e a sua distribuição constituem duas características de extrema importância. Ambas as características podem ser alteradas por processos térmico, mecânico (deformação), óptico, elétrico, etc, ou ainda por uma combinação destes tratamentos. Este controle sobre os arranjos de fases num material possibilita otimizar e obter certo nível de controle das suas propriedades macro e microscópicas.
Os sólidos apresentam, em geral, detalhes estruturais específicos devido aos modos como podem se distribuir, no material, regiões com diferentes estruturas atômicas e moleculares. Estas regiões de estrutura distinta são denominadas fases, e as fronteiras entre elas são chamadas contornos de fase. As fases e distribuições das fases são características importantes dos sólidos. Mas não são características estáticas. Podem ser alteradas por processos térmicos, mecânicos, elétricos, ópticos, eletrônicos, etc. Em geral, os processos mais comuns para transformar as fases são os tratamentos térmicos e/ou mecânicos. A temperatura é uma variável essencial em transformação de fases. A alteração das estruturas, formas e distribuições de fases com finalidades específicas denomina-se processamento. Algumas das técnicas e efeitos do processamento industrial serão discutidos após a descrição das características estruturais.
Figura 7.a – Escala de dimensões lineares de objetos e comprimentos de onda comuns à Ciência dos Materiais.