As ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas que contêm alguns elementos químicos sendo que pelo menos um deles é metal.

Apesar da enorme variedade de metais existentes, a maioria não

é usada em estado puro, mas em ligas com outras propriedades

adicionadas o que se pretende com isto é reduzir o custo de

produção entre outras coisas.

Algumas indústrias como a automóvel, aeronáutica, ferroviária e a construção civil são as principais responsáveis pelo consumo de metal em grande escala. São também representativos os setores de eletrónica e comunicações, cujo consumo de metal, apesar de inferior, tem importância capital para a economia .

As ligas metálicas podem ser classificadas em basicamente dois tipos de ligas; ligas ferrosas e ligas não ferrosas.

O ferro é o constituinte principal. As ligas ferrosas são muito versáteis, no sentido em que elas podem ser adaptadas para possuir uma grande variedade de propriedades mecânicas e físicas. A desvantagem dessas ligas é que elas são muito suscetíveis à corrosão.

Aços com baixo teor de carbono, essas ligas contem geralmente menos que 0,25% de carbono, como consequência essas ligas são moles e fracas, porém possuem uma ductilidade e uma tenacidade muito boa. Aplicações típicas para este tipo de liga incluem os componentes de carcaças de automóveis e chapas usadas em tubulações, edificações e latas estanhadas.

Aços com médio teor de carbono: esses aços possuem concentrações aproximadamente de 0,25 e 0,60% de carbono. As maiores aplicações destas ligas se encontram em rodas de trens, engrenagens e outras peças de alta resistência.

Aços com alto teor de carbono: esses aços apresentam em média uma concentração de 0,60 a 1,4% de carbono. São mais duros, mais resistentes e, porem, os menos dúcteis dentre todos os aços de carbono. Esses aços são usados geralmente como ferramentas de corte, bem como para a fabricação de facas, laminas de serras para metais, molas e arames com alta resistência.

Facilidade no fabrico

Baixos custos de produção.

Imensidão de utilidades.

Elevada resistência mecânica.

Elevada rigidez. Facilidade na soldagem.

Suscetibilidade á corrosão.

Elevada densidade.

Baixa ductilidade.

Elevado peso.

As ligas ferrosas são as mais usadas, com 95% em peso da

produção mundial de metal. É indispensável devido ao seu baixo

preço e dureza, especialmente empregado em automóveis,

barcos e componentes estruturais de edifícios.

As ligas ferrosas são utilizadas na:

-Pontes

-Engrenagens

-Bicicleta

-Motores

-Linhas ferroviárias

-Correntes

Antes de serem levados ao alto-forno, o metal e o carvão são

previamente preparados para melhoria do rendimento e

economia do processo. O metal é transformado em pelotas e o

carvão é destilado, para obtenção do coque, dele se obtendo

ainda subprodutos carboquímicos.

No forno, o ferro se liquefaz e é chamado de ferro gusa ou ferro

de primeira fusão. Impurezas como calcário, sílica etc.. Formam a

escória, que é matéria-prima para a fabricação de cimento.

A etapa seguinte do processo é o refino. O ferro gusa é levado

para a acidaria, ainda em estado líquido, para ser transformado

em aço, mediante queima de impurezas e adições. O refino do

aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos.

Finalmente, a terceira fase clássica do processo de fabricação do

aço é a laminação. O aço, em processo de solidificação, é

deformado mecanicamente e transformado em produtos

siderúrgicos utilizados pela indústria de transformação, como

chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, barras etc.

Com a evolução da tecnologia, as fases de redução, refino e

laminação estão sendo reduzidas no tempo, assegurando maior

velocidade na produção.

São ligas que não possuem como principal constituinte o ferro. Ligas de

cobre: o cobre, quando não se encontra na forma de ligas, é tão mole e

dúctil que é muito difícil de ser usinado. As ligas de cobre mais comuns

são os latões, onde o zinco, na forma de uma impureza, é o elemento de

liga predominante. Ligas de cobre-zinco com concentrações

aproximadamente de 35% de zinco são relativamente moles, dúcteis e

facilmente submetidos à deformação plástica a frio. As ligas de latão que

possuem um maior teor de zinco são mais duras e mais resistentes.

Os bronzes são ligas de cobre com vários outros elementos, incluindo o

estanho, alumínio, o silício e o níquel. Essas ligas são relativamente mais

resistentes do que os latões, porém ainda possui um elevado nível de

resistência a corrosão. Alguns outros exemplos de ligas não ferrosas são as

ligas de alumínio, que são caracterizadas por uma densidade

relativamente baixa, condutividade elétrica e térmica elevada, e uma

resistência à corrosão em alguns ambientes comuns, com a atmosfera

ambiente. Liga de magnésio é caracterizada pela baixa densidade do

magnésio que é a mais baixa dentre todos os metais estruturais; dessa

forma suas ligas são usadas onde um peso leve é considerado importante,

como por exemplo, em tecnologia de ponta.

Dentre as suas vantagens, destacam-se:

Estética

Elevada condutibilidade elétrica

Grande durabilidade

Elevada impermeabilidade

Leveza

Elevada Maleabilidade

Pode ser reciclado inúmeras vezes

Resistência à corrosão

Grande Soldabilidade

Menor resistência mecânica

Pior resistência a temperaturas elevadas.

Condutor de calor e eletricidade

Excelente deformabilidade

Boa resistência à corrosão

Elevada versatilidade

Resistência mecânica satisfatória

Quanto maior o teor de zinco menor a resistência à corrosão

Quanto maior o teor de zinco maior a resistência mecânica, sem

queda apreciável na ductilidade.

Quanto maior o teor de zinco menor o preço do latão.

Temperatura máx. de emprego 200ºC

Temperatura mín. de emprego - 180ºC

Nos bronzes comerciais o teor de estanho varia de 2 a 10%

podendo chegar a 11% nas ligas para fundição

À medida que aumenta o teor de estanho, aumentam a dureza e

as propriedades relacionadas com a resistência mecânica, sem

queda da ductilidade

As propriedades são ainda melhoradas pela adição de até 0,40%

de fósforo, que atua como desoxidante; nessas condições, os

bronzes são chamados fosforosos.

Frequentemente adiciona-se chumbo para melhorar as

propriedades lubrificantes ou de antifricção das ligas, além da

usinabilidade. O zinco é da mesma forma eventualmente

adicionado, atuando como desoxidante em peças fundidas e

para melhorar a resistência mecânica.

Os bronzes possuem elevada resistência à corrosão, o que

amplia o campo de seu emprego.

Temperatura max. de emprego 370 Cº

Temperatura min. De emprego -180 Cº

Esse tipo de liga são muitos dúcteis e apresentam excelente

resistência à corrosão.

O teor de níquel varia, em média, de 5 a 45%, o manganês e o

ferro podem estar presentes até cerca de 2% cada elemento.

A medida que aumenta o teor de níquel, algumas propriedades

mecânicas são afetadas como a resistência mecânica, limite de

escoamento, limite de resistência à tração, dureza e limite de

fadiga a ductilidade sofre pouca alteração.

A aplicação de liga com 5% é na construção naval, em tubos

condutores de água do mar, circuitos de refrigeração a água e

serviços sanitários de navios.

A aplicação de liga com 10% em tubos e placas de

condensadores, aquecedores e evaporadores.

A aplicação de liga com 30% ocorre na construção naval e na

indústria química.

A aplicação de liga com 45% ocorre em elementos de

aquecimento na indústria elétrica.

Baixa densidade

Boa condução e reflexão do calor

Bom condutor de eletricidade

Baixa resistência mecânica do alumínio puro

Muita ductilidade.

Elemento de liga

Percentagem Típica

Vantagem Desvantagem

Cu 3 a 11% - confere alta resistência mecânica - facilita trabalho de usinagem

- diminui resistênciaà corrosão salina

- fragilidade a quente

Si 12 a 13% - aumenta fluidez na fundição - reduz coeficiente de dilatação - melhora a soldabilidade

- diminui usinabilidade

Mg > 8% - confere alta soldabilidade - aumenta resistência a corrosão em

meio salino - possibilita tratamento térmico de

ligas de Al-Si (melhora das características mecânicas)

- dificulta fundição devido a oxidação (borra) e absorção de impurezas (Fe e outros)

Zn 0,05 a 2,2% - sempre associado ao Mg - confere alta resistência mecânica - ligas auto temperantes - aumenta dutilidade

- diminui resistênciaà corrosão salina

- fragilidade a quente - alta contração em fundição

Mn 0,5 a 10,7% - como corretor - aumenta resistência mecânica a

quente

- pequena diminuição da dutilidade

Laminação a quente ou a frio (chapas e folhas)

Trefilação (fios)

Extrusão a quente ou a frio (perfis, barras, tubos sem costura)

Forjamento a quente ou a frio

Metalurgia do pó (peças delicadas de pequenas dimensões)

Estampagem (estruturas de carrocerias)

Embutimento (utensílios domésticos)

Fundição em coquilha

Fundição sob pressão.

Com este trabalho fiquei a compreender mais sobre este assunto muito

importante nos dias de hoje e muito relacionado com o nosso curso. Acho

que qualquer técnico de mecatrónica devia ter conhecimento do material

que trabalha e num veiculo automóvel ainda existem vários componentes

constituídos por ligas metálicas.