ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS

CONTEDO DESTA UNIDADEConceitos Fundamentais.

Sistemas Cristalinos, Redes de Bravais.

Estruturas Cristalinas dos Metais.CFC.CCC.HC.

A Cristalizao dos Metais.Gro.Contorno de Gro.O Processo de Solidificao.

Polimorfismo e Alotropia.

O QUE UM CRISTAL?Um CRISTAL um slido cujos constituintes (tomos, molculas ou ons) esto ORGANIZADOS NUM PADRO TRIDIMENSIONAL BEM DEFINIDO, que se REPETE no espao.CRISTAIS DE QUARTZO

ESTRUTURA CRISTALINA

CONCEITOS FUNDAMENTAISMATERIAL CRISTALINO: organizao peridica dos tomos que se repete ao longo de grandes distncias (metais, muitos cermicos e certos polmeros).

MATERIAL NO-CRISTALINO OU AMORFO: ausncia de ordem, de um padro na disposio de seus tomos/molculas.

ESTRUTURA CRISTALINA: arranjo espacial, ordenado e repetitivo, dos tomos no estado slido.

CLULA UNITRIA: unidade estrutural bsica da estrutura cristalina.

CLULA UNITRIA: 3D

SISTEMAS CRISTALINOSExistem 7 geometrias possveis para um cristal. Cada uma dessas geometrias um SISTEMA CRISTALINO.

Os tomos do material podem se distribuir de 14 maneiras distintas. Cada um desses arranjos um RETICULADO ou REDE DE BRAVAIS.

7 SISTEMAS, 14 ARRANJOSCbicoOrtorrmbicoTetragonalMonoclnicoHexagonalRombodricoTriclnico

ESTRUTURAS CRISTALINAS DOS METAISLigao metlica (NO DIRECIONAL),

Grande nmero de vizinhos.

Empacotamentos densos.

Estruturas mais comuns: CFC, CCC e HC.

ESTRUTURA CRISTALINA CBICA DE FACE CENTRADA (CFC)Ex: Alumnio, Cobre, Ouro, Prata, Platina, Chumbo, Ferro-

ESTRUTURA CRISTALINA CBICA DE CORPO CENTRADO (CCC)Ex: Cromo, Molibdnio, Ferro-

ESTRUTURA CRISTALINA HEXAGONAL COMPACTA (HC)Ex: Zinco, Titnio, Cobalto, Cdmio, Magnsio

POLIMORFISMO E ALOTROPIAMetais e no-metais podem apresentar mais de uma estrutura cristalina: o POLIMORFISMO.

ALOTROPIA: o mesmo fenmeno em substncias simples.

A mudana na estrutura funo da temperatura e da presso.

Mudanas de propriedades.

Exemplos:CarbonoGrafite: estvel nas condies ambientes.Diamante: formado sob presses extremamente elevadas.Ferro912C: CCC (Fe-) CFC (Fe-)1394C: CFC (Fe- ) CCC (Fe-)

FORMAS ALOTRPICASGrafite ou grafita um dos alotrpos do carbono. Ao contrrio do diamante, a grafite um condutorCristaliza-se no sistema hexagonal regular com simetria rmbica

O CONTORNO DE GROCada regio delimitada corresponde a um GRO, o qual formado por um grande nmero de clulas unitrias.A fronteira entre dois gros adjacentes o CONTORNO DE GRO. Ao ABNT 1006

O CONTORNO DE GRONo contorno de gro os tomos esto desordenados. uma regio QUIMICAMENTE REATIVA.

O CONTORNO DE GROMudanas de fase e segregao de tomos de impureza ocorrem preferencialmente ao longo do contorno de gro.

O TAMANHO DOS GROS dos metais policristalinos importante, afetando muitas de suas propriedades, especialmente as mecnicas;

Em geral, quanto menor o tamanho do gro, melhores as propriedades mecnicas do material. ESTRUTURAS MUITO GROSSEIRAS (GROS GRANDES) SO INDESEJVEIS.

A reduo do tamanho de gro de um material uma tcnica em que se melhora a resistncia mecnica e a tenacidade do material (resistncia ao choque).

LIGAS METLICASSo misturas ntimas de dois ou mais elementos qumicos (SENDO QUE PELO MENOS UM METAL) que apresenta propriedades metlicas.

Essa combinao de tomos diferentes resulta em um material com propriedades qumicas e fsicas diferentes dos constituintes puros.

Ligas estudadas atualmente: 8.000 sistemaLigas ainda por estudar: 8x1025 (considerando-se apenas 86 elementos qumicos)

De acordo com o nmero de componentes, as ligas se classificam em:BINRIAS: formadas por dois componentes.TERCIRIAS: trs componentes.QUATERNRIAS...

SOLUES SLIDAS um slido constitudo de dois ou mais elementos dispersos atomicamente em uma nica fase.

Podem ser de dois tipos:

SUBSTITUCIONAIS: os tomos do soluto (impureza) tomam o lugar dos tomos do solvente.

Exemplo: Cu + Zn.

CobreZinco

SOLUES SLIDASINTERSTICIAIS: os tomos de impureza ocupam os interstcios entre os tomos do solvente. O raio atmico do soluto deve ser substancialmente menor do que o do solvente. Concentrao mxima:

CLASSIFICAO DAS LIGAS METLICASLIGAS METLICASFERROSASNO-FERROSASAOSFERROS FUNDIDOS

LIGAS FERROSASTm o ferro como principal constituinte:

AOS: teores de carbono de 0,008 a 2,11%, contendo outros elementos residuais do processo de produo.AO-CARBONO.AO-LIGA.

FERROS FUNDIDOS: teores de carbono acima de 2,11%.BRANCO.CINZENTO.DCTIL.MALEVEL.

LIGAS FERROSASNCLEO INTERNONCLEO EXTERNOMANTOMANTO SUPERIORCROSTA99% DA MASSA DA CROSTA AT 5 km TERRESTRE SO CONSTITUDOS POR APENAS NOVE ELEMENTOS... OXIGNIO (47 %)......SILCIO (27 %)......ALUMNIO (8 %)......FERRO (5 %)......CLCIO (4 %)......SDIO (3 %)......POTSSIO (2,5 %)......MAGNSIO (2 %)......E TITNIO (0,5 %).CHUMBO, ZINCO, ESTANHO, NQUEL, CROMO, COBRE, NIBIO E TUNGSTNIO...O 1% RESTANTE COMPOSTO POR DEZENAS DE OUTROS ELEMENTOS, DENTRE OS QUAIS IMPORTANTES METAIS DE INTERESSE INDUSTRIAL:

LIGAS FERROSASO FERRO o metal mais utilizado pelo homem:

encontrado em quantidades abundantes no interior da crosta terrestre (corresponde a 5% DE TODA A MASSA DA CROSTA, at uma profundidade de 5 km).O custo de produo das ligas ferrosas relativamente baixo.Pode apresentar mltiplas propriedades fsico-qumicas (obtidas com adio de outros elementos de liga), POSSUINDO UMA EXTENSA VARIEDADE DE APLICAES.

DESVANTAGENS: CORROSO E ALTA DENSIDADE.