Aula 01 Introdução Ligas

8/19/2019 Aula 01 Introdução Ligas

1/31

Ligas Metálicas


2/31

O que são ligas metálicas?

Ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas quecontêm dois ou mais elementos químicos sendo que pelo menos

um deles é metal.

Há ligas formadas somente de metais e outras formadas de metaise semi metais (boro, silício, arsênio, antimônio) e de metais e não-

metais (carbono, fósforo).


3/31

Por que não utilizar o metal puro?

Metais não são utilizados de forma pura mas em ligas com propriedadesalteradas em relação ao material inicial devido principalmente à:

→ Obter-se redução de custos.

→ Obter material mais ou menos resistente (controle de dureza).

→ Alterar o ponto de fusão.

→ Elevar sua biocompatibilidade.

Normalmente as ligas são criadas para modificar ou acrescentar propriedadesdiferentes das propriedades dos metais que a formam.


4/31

Revisão

Ordenadas extremas: temperaturas de fusão dos metais puros

- Ponto A: Pb (327ºC)

- Ponto B: Sb (631ºC)


5/31

Pontos críticos inferiores: k, l, m, n, p (246ºC)- Reta que se prolonga até as ordenadas dos componentes puros- Significado: Pb e Sb não se dissolvem um em outro no estado sólido


6/31

Cristalização (solidificação): inicia a uma temperatura que se encontra na linha AabocdeB.

- esta linha se denomina linha liquidus (TL).- aumento da concentração de Sb na liga faz TL descer até o ponto “o” (246ºC), elevando-se

posteriormente.Término da solidificação de todas as ligas se verifica na linha klmnp (denomina solidus (TS).T > TL: estado líquidoT < T

S

: estado sólidoTL < T < TS: estado pastoso (mushy zone)


7/31

Ligas Ferrosas

- São ligas em que o ferro é o constituinte principal.

- São produzidas em maiores quantidades que qualquer outro tipo de metal.

- São especialmente importantes como materiais de construção em engenharia.

Seu amplo uso é resultados de três fatores:

1- os compostos contendo ferro existem em quantidades abundantes na crostaterrestre.

2- o ferro metálico e as ligas de aço podem ser produzidos usando técnicas deextração, beneficiamento, formação de ligas e fabricação relativamente

econômicas.3- as ligas ferrosas são extremamente versáteis, podendo ser fabricadas com umaampla variedade de propriedades físicas e mecânicas.

- Principal desvantagem: suceptibilidade à corrosão.


8/31

http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/biblioteca/pdf/novofolder_24.05.pdf


9/31

Crise


10/31

Ligas Não Ferrosas

O aço e outras ligas ferrosas possuem algumas limitações:1- massa específica relativamente alta2- condutividade elétrica comparativamente baixa3- suscetibilidade inerente à corrosão em alguns ambientes comuns.

Assim, para muitas aplicações, é vantajoso ou até mesmo necessário usar outrasligas com combinações de propriedades mais adequadas.

Os sistemas de ligas não ferrosas são classificadas ou de acordo com seu metal básico ou de acordo com alguma característica específica que sejacompartilhada por um grupo de ligas.

Ex: ligas de cobre, alumínio, magnésio e titânio; os metais refratários; assuperligas; os metais nobres e ligas diversas


11/31


12/31

Aços

- São ligas ferro-carbono que podem conter concentrações apreciáveis de outroselementos de ligas.

- Existem milhares de ligas com diferentes composições e/ou tratamentostérmicos.

- As propriedades mecânicas são sensíveis ao teor de carbono (< 1,0%C).

- Classificados em baixo, médio e alto teor de carbono.

- Aços-carbono comuns contêm apenas concentrações residuais de impurezas,além de carbono e um pouco de manganês.

- Aços liga: elementos de liga são intencionalmente adicionados emconcentrações específicas.


13/31

Aços com baixo teor de carbono

- Produzidos em maior quantidade.

- Concentrações < 0,25% C.- Não respondem a tratamentos térmicos para formar martensita.

- Aumento de resistência é conseguido por trabalho a frio.

- Microestrutura ferrita e perlita.

- Baixa dureza e baixa resistência.

- Boa ductilidade de tenacidade.

- Usináveis e soldáveis.Latas estanhadas

TubulaçõesFormas estruturais


14/31

Aços de alta resistência e baixa liga (ARBL ou HSLA – high-strength, low-alloy)

- Contêm outros elementos de ligas: cobre, vanádio, níquel e molibdênio(concentrações combinadas elevadas ~10%).

- Maiores resistências que aços-carbono comuns com baixo teor de carbono.

- Resistência aumentada por tratamento térmico (σ

u > 480 MPa). - Maior resistência à corrosão em relação à aços-carbonos comuns.

Vaso de pressão Ponte Metálica Torre Metálica


15/31

Roda de trem

Aços com médio teor de carbono

- Concentrações de carbono entre 0,25% e 0,60%.

- Tratáveis termicamente por austenitização, têmpera e revenido para melhorar as propriedades mecânicas.

- Utilizada na condição revenida (microestrutura martensita revenida).

- Baixa temperabilidade (tratamentos em seções finas e com alta taxa de

resfriamento). - Melhoramento do tratamento térmico com adição de cromo, níquel e

molibdênio.

Trilho de ferrovia

Virabrequim


16/31

Matriz de conformação mecânica

Aços com alto teor de carbono

- Concentrações de carbono entre 0,60% e 1,4%.

- Mais duros e resistentes. - Menos dúcteis dentre os aços-carbono.

- Empregados na condição endurecida e revenida.

- São resistentes ao desgaste e capazes de manter a aresta de corte afiada.

- Aços ferramentas além de alto teor de carbono, possuem cromo, vanádio,tungstênio e molibdênio (este elementos combinam com o carbono para formar carbetos duros e resistentes ao desgaste).

Faca Lâmina de serra


17/31

Caldeira de vapor

Aços Inoxidáveis

- Altamente resistentes à corrosão (ferrugem). - Elemento de liga predominante: cromo (pelo menos 11%).

- Resistência a corrosão melhorada com adição de níquel e molibdênio.

- Classificados em: martensíticos; ferríticos e austeníticos.

Míssel Forno de tratamento térmico


18/31

Ferros Fundidos

- Ligas ferrosas com teores de carbono > 2,14%. - Na prática 3,0% a 4,5% C, além de outros elementos de liga.


19/31

Ferro Fundido Cinzento

- Teor de carbono 2,5% a 4,0%.

- Teor de silício 1,0% a 3,0%.

- Grafita na forma flocos, envoltos por uma matriz de ferrita ou perlita. - Devido aos flocos de grafita, a superfície de fratura assume aparência

acinzentada.

- Pouco resistente e frágil em tração (flocos de grafita são afilada e pontiagudas podendo servir como pontos de concentração de tensão).

- Eficiente no amortecimento de energia vibracional.

Disco de freio


20/31

Ferro Fundido Dúctil ou Nodular

- Adição de uma pequena quantidade de magnésio e/ou cério.

- Partículas de grafita com formato esférico, envolvidas por perlita ou ferrita.Análise de defeito em peça automotiva


21/31

Ferro Fundido Branco

- Baixo teor de silício (< 1,0%).

- Baxa de resfriamento rápidas.

- Carbono existe como cementita, em vez de grafita→ consequência: duro efrágil.

- Superfície de fratura tem aparência clara (ferro fundido branco).

- Uso limitado a aplicações que necessitam de uma superfície muito dura e

resistente à abrasão, sem elevado grau de ductilidade.

Cilindro de laminação


22/31

Ferro Fundido Maleável

- Produzido a partir de ferro fundido branco.

- Ferro fundido branco aquecido entre 800oC e 900oC por período prolongadoe atmosfera neutra (prevenção de oxidação).

- Decomposição da cementita em grafita na forma rosetas (melhoramento daductilidade e maleabilidade com alta resistência).

Cárter do diferencial é construído com ferro fundido maleável


23/31

Ferro Fundido Vermicular ou CGI (Compacted Graphite Iron)

- Teor de silício 1,7% a 3,0%. - Teor de carbono 3,1% a 4,0%. - Grafita em forma semelhante a verme. - Arestas vivas da grafita vermicular devem ser evitadas (diminuição das

resistências à fadiga e à fratura). - Aumento de nódulos melhora ductilidade.

Bloco de motor diesel


24/31


25/31

Cobre e suas ligas

- O cobre sem elementos de liga, é macio e dúctil que é muito difícil de seusinar.

- O cobre tem capacidade quase ilimitada de trabalho a frio.

- As propriedades mecânicas e de resistência à corrosão podem ser melhoradas

pela formação de ligas.

Latão: Cobre + Zinco

Bronze: Cobre + Sn; Cobre + alumínio

- Ligas Cobre-Berílio: - Tratável termicamente (endurecimento por precipitação). - Limite de resistência alto (1400 MPa).


26/31

Bucha cobre berílio

Mancal de bronze

Disco de embreagem de bronze


27/31

Alumínio e suas ligas

- Baixa massa específica.

- Condutividade elétrica e térmica elevadas.

- Boa resistência à corrosão em atmosfera ambiente.

- Maioria das ligas são conformadas com facilidade devido a sua altaductilidade (Ex: folha de alumínio).

- Limitação: baixa temperatura de fusão.

- Resistência do alumínio pode ser aumentada por trabalho a frio e pelaformação de ligas (cobre magnésio, silício, magnésio, manganês e zinco).

- Ligas não tratáveis termicamente: aumento da resistência por solução sólida.

- Ligas tratáveis termicamente: endurecimento por precipitação.


28/31


29/31

Titânio e suas ligas

- Densidade razoavelmente baixa (4,5 g/cm3).

- Elevado ponto de fusão (1668 °C).- Bom módulo de elasticidade (107 GPa).

- Suas ligas são bastante resistentes, chegando a atingir valores de limite de resistência à tração de 1400 Mpa.

- A maior limitação é a elevada reatividade química comoutros elementos em elevadas temperaturas (desenvolve-seas ligas).

- Biocompatível.

Museu Guggenheim Bilbao Prótese quadril


30/31

Outros metais a serem estudados no curso:

Magnésio;

Nióbio;

Tungstênio;

Antimônio;

Molibdênio;

Tântalo;

Zinco;

Estanho.


31/31

Documents

Aula 01 Introdução Ligas