MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO CAMPUS JOINVILLEpaulosergio/Ciencia_dos_Materiais... · Lista de questões .....63 . IF-SC Campus Joinville Página 2 INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DOS MATERIAIS

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  • MINISTRIO DA EDUCAO

    SECRETARIA DE EDUCAO PROFISSIONAL E TECNOLGICA

    INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

    CAMPUS JOINVILLE

    CURSO DE TCNICO EM MECNICA INTEGRADO AO ENSINO MDIO

    UNIDADE CURRICULAR:

    Cincia dos Materiais CM2

    ESTRUTURA DE METAIS, CERMICAS E PLSTICOS

    Professor: Paulo Srgio Bayer

    Joinville - SC 2013

    NOME: ...................................................................................................................

  • IF-SC Campus Joinville Pgina 1

    Sumrio Introduo Cincia dos Materiais ...................................................................................2

    Estrutura atmica e ligaes qumicas.....................................................................................4

    1. Materiais metlicos (metais) .........................................................................................7

    1.1 Estrutura cristalina ............................................................................................................7

    1.2 Imperfeies da estrutura cristalina dos slidos ............................................................. 9

    1.3 Diagrama de fases............................................................................................................11

    1.6.4 Diagrama de fases das ligas ferro-carbono ..................................................................17

    Lista de exerccios ..................................................................................................................19 Micrografia tica....................................................................................................................19

    2.Materiais cermicos (cermicas) ..................................................................................27

    2.1 Estrutura ......................................................................................................................... 28

    2.2 Processamento ................................................................................................................30

    Lista de questes ...................................................................................................................35

    3. Materiais plsticos (polmeros) ...................................................................................37

    3.1 Estrutura...........................................................................................................................38

    Lista de questes ...................................................................................................................45

    3.2 Processamento ................................................................................................................47

    Lista de questes ...................................................................................................................63

  • IF-SC Campus Joinville Pgina 2

    INTRODUO CINCIA DOS MATERIAIS tecnologia: a indstria trabalha com as variveis de processamento de um material que influenciam sua estrutura e propriedades; variveis: composio, temperatura, tempo, carga, etc. Por exemplo, na indstria de fundio as variveis importantes so a composio do material metlico e a velocidade de resfriamento do metal no molde;

    estrutura de um material:

    visvel (a olho n) 1 mm .......... macroestrutura

    visvel (lentes) 0,001 mm (1 m) ...... microestrutura

    visvel (sonda) 0,001 m (1 nm) ....... nanoestrutura

    Sua, 1981 inveno do microscpio de varredura por

    tunelamento;

    1 nanmetro ( um bilionsimo do metro)

    1 tomo 0,3 nm

    1 fio de cabelo 30.000 nm

    propriedades: caractersticas de um material em relao ao tipo e intensidade de resposta a certos estmulos que lhe so aplicados.

    propriedades estmulo resposta mecnica fora deformao eltrica campo eltrico condutividade, cte. dieltrica

    magntica campo magntico magnetizao de saturao trmica calor condutividade trmica

    tica luz ou outra radiao ndice de refrao A relao linear entre: PROCESSO DE FABRICAO ESTRUTURA PROPRIEDADES DESEMPENHO tecnologias de fabricao integridade ou falha

    em servio

    Escalas de tamanho

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    Por exemplo, a alumina uma cermica que apresenta diferentes propriedades ticas, dependendo de sua estrutura, conforme ilustra a Figura 1.

    Figura 1) Propriedades ticas da alumina.

    Por que estudar Cincia dos materiais? Para selecionar corretamente os materiais para a construo de mquina ou equipamento mecnico. Existem critrios para seleo de um entre vrios materiais disponveis para uma aplicao especfica:

    as condies de servio ditam as propriedades exigidas; o custo do material e do processo de fabricao.

    Classificao dos materiais

    A classificao mais comum dos materiais slidos baseia-se na estrutura atmica e composio qumica. Sob estes aspectos, as trs classes de materiais resultantes so as seguintes: metais, cermicas e polmeros. Existem outros grupos que, alm destes, so importantes do ponto de vista tecnolgico: compsitos, semicondutores e biomateriais. O diagrama da Figura 2 apresenta a classificao do ponto de vista dos materiais metlicos e no metlicos, com as subsequentes classes de materiais usados na fabricao mecnica.

    Figura 2. Classes de materiais usados na fabricao mecnica.

    A seguir so dadas as definies dos materiais de construo mecnica:

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    Materiais metlicos: so formados essencialmente por um metal ou pela combinao de elementos metlicos, mas que podem conter elementos no metlicos ou semi-metlicos em menor proporo; aproximadamente 2/3 dos elementos so metais. Caractersticas: so opacos, possuem brilho, conduzem bem o calor e a eletricidade, e podem ser deformados. Ex. ao (Fe-C), lato (Cu-Zn) etc.

    Materiais cermicos: so materiais inorgnicos formados por elementos metlicos e no metlicos. Caractersticas: no tem o brilho metlico, so isolantes de calor e eletricidade, possuem dureza elevada e so frgeis. Ex. alumina (xido de alumnio), quartzo (xido de silcio), zircnia (xido de zircnio), carbetos e nitretos.

    Materiais plsticos (polmeros): so materiais orgnicos formados pela unio de grandes cadeias moleculares (polmeros), com estrutura constituda por carbono, hidrognio e elementos no-metlicos. Ex. polietileno ...-C2H4-..., PVC ...- C2H3Cl-...

    Compsitos: so materiais formados pela combinao de mais de um tipo de material. Ex. fibra de vidro, metal duro, etc.

    Semicondutores: materiais que exibem propriedades intermedirias entre aquelas apresentadas pelos condutores eltricos e isolantes. Ex. Si, Ge, GaAs.

    Biomateriais: so materiais destinados fabricao de dispositivos biomdicos. Ex. Ti6Al4V, Ti puro, porcelana dental, alumina, hidroxiapatita.

    1.1 Estrutura atmica e ligaes qumicas.

    O tipo de ligao interatmica e o arranjo geomtrico dos tomos em um slido permite explicar suas propriedades. A seguir so abordados aspectos da estrutura de um tomo, que nos auxiliam na compreenso de como ocorrem as ligaes qumicas em materiais.

    Estrutura atmica Elemento qumico: nmero de prtons = nmero atmico (Z) nmero atmico = nmero de eltrons massa do tomo (A): mA = mp +mn A = Z + N O nmero de prtons o mesmo para um elemento, mas o seu nmero de nutros pode no ser; tem-se assim os istopos do elemento (massa diferentes para um mesmo elemento); massa atmica (peso atmico) = A = mdia das massas dos istopos que ocorrem na natureza Em que unidade expressamos a massa de um tomo? em gramas ?

    ncleo (prtons + nutrons) mp = mn = 1,67 x 10-27 kg

    eltrons me = 9,11 x 10-31 kg

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    massa do istopo mais comum do elemento carbono (C12) = mc mc / 12 = 1 unidade de massa atmica (u.m.a.) 1 g = 6,023 x 1023 u.m.a. (nmero de Avogadro) um mol da substncia = 6,023 x 1023 tomos ou molculas 1 uma/tomo (ou molcula) = 1 g/mol ex. massa atmica do ferro mFe = 55,85 uma/tomo ou mFe = 55,85 g/mol Os eltrons que giram ao redor do ncleo atmico situam-se em diferentes nveis de energia (camadas). Alm disso, cada elemento apresenta uma configurao eletrnica particular. Os eltrons da camada mais externa (de valncia) participam da ligao entre tomos, formando os agrupamentos atmicos ou molculas. Na tabela peridica os tomos de elementos com configurao eletrnicas estveis so Ne, Ar, Kr, He (gases inertes). Ligaes interatmicas

    Cada material apresenta diferentes magnitudes de energia de ligao e forma da curva de energia, pois ambas dependem do tipo de ligao interatmica. A figura acima mostra que a energia de ligao mnima na distncia interatmica de equilbrio. Ligaes primrias

    Ligao inica: a ligao em que o tomo metlico cede seu(s) eltron(s) de valncia para o tomo adjacente no metlico, para formar a configurao eletrnica estvel. Ex. Sal (NaCl) uma grande parte das cermicas possui % de carter inico em sua estrutura;

    Ligao covalente: a ligao formada pelo compartilhamento de eltrons entre tomos adjacentes, produzindo a configurao eletrnica estvel. Ex. (C2H4)n. A ligao covalente forte. Entretanto, nos polmeros as ligaes entre as grandes molculas so fracas.

    Ligao metlica: a ligao formada pelos eltrons de valncia do metal (carga negativa) com os ncleos inicos do mesmo (ncleos e demais eltrons = carga positiva). A ligao pode ser forte ou fraca dependendo da energia de ligao.

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    Ligaes secundrias ou de Van der Waals. Algumas das propriedades dos plsticos so dependentes das ligaes fracas de dipolo e de hidrognio entre as molculas.

    1.2 Estrutura cristalina dos materiais Muitos materiais slidos possuem uma ordenao de longa distncia no arranjo de seus tomos constituintes, que denominada rede cristalina. A menor poro da rede com caracterstica geomtrica definida denominada clula unitria do sistema cristalino. Existem 07 sistemas cristalinos, e seus parmetros de rede so dados por relaes axiais (a, b, c) e ngulos axiais (, , ).

    1.MATERIAIS METLICOS (Processamento, Estrutura, Aplicaes)

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    Algumas indstrias metalrgicas e mecnicas tm como meta principal a fabricao de peas metlicas para setores tais como automobilstico, eletrodomstico e aeronutico. Os processos de fabricao empregados podem ser classificados em dois grupos: conformao (fundio, soldagem, metalurgia do p, forjamento, laminao, extruso, trefilao) e usinagem (torneamento, fresamento, furao, retfica, eletroeroso). Os parmetros de processo influenciam a microestrutura do material de uma pea, determinando a sua qualidade final em termos de desempenho (propriedades). Durante a solidificao, os tomos do metal se agrupam de acordo com uma ordem de longo alcance, o que define a sua estrutura cristalina. A seguir so apresentadas as caractersticas das principais estruturas cristalinas dos metais. 1.1 Estrutura cristalina cbica de faces centradas (CFC) (Al, Cu, Ni, Pb, Au, Ag ...)

    no de tomos / cl. unit. CFC = 8 x 1/8 + 6 x 1/2 = 4 tomos / clula

    1.2 Estrutura cristalina cbica de corpo centrado (CCC) (Fe , Cr, Mo, W, ...) no de tomos / cl. unit. CCC = 8 x 1/8 + 1 = 2 tomos / clula

    1.3 Estrutura cristalina hexagonal compacta (HC) (Ti , Zn, Co, ...)

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    no de tomos / cl. unit. CCC = 12 x 1/6 + 2 x 1/2 + 3 = 6 tomos / clula

    As estruturas mais empacotadas so a CFC e a HC, ou seja, o volume ocupado por tomos na clula maior em relao a estrutura CCC. Isto pode ser demonstrado atravs do clculo do fator de empacotamento atmico (f.e.a.): f.e.a.(CCC) = volume dos tomos/volume da clula =(2 x (4/3 r3)) /a3 dC2 = a2 + (a2)2 ( 4 r )2 = 3a2 a = 4 r /3 f.e.a.(CCC) = (2 x (4/3 r3 )) / (4 r /3)3 = 0,68 (68% do volume da clula CCC ocupada por tomos)

    LISTA DE EXERCCIOS No 01 1) Calcular o f.e.a. dos metais CFC. 2) Calcular a densidade terica (verdadeira) do elemento ferro e comparar com a densidade medida

    experimentalmente (Fe= 7,85 g/cm3). Dados: mFe = 55,85 uma

    rFe = raio atmico do ferro = 0,1241 nm 1.4 Polimorfismo e alotropia. Um metal ou no metal pode ter mais do que uma estrutura cristalina. Esta caracterstica denominada polimorfismo; o polimorfo a forma ou hbito cristalino do material. A alotropia corresponde mudana de estrutura cristalina do slido elementar devido mudana de temperatura ou presso. Por exemplo, o ferro puro = Fe (ferrita) CCC na temperatura ambiente transforma-se em Fe (austenita) CFC na temperatura de 912 C. Geralmente, os diferentes polimorfos de um mesmo elemento ou composto tm algumas propriedades fsicas distintas, tais como densidade, expanso trmica etc.

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    1.5 Imperfeies em slidos. No interior de um material cristalino no existe uma ordem atmica perfeita, pois todos os materiais possuem defeitos ou imperfeies. As imperfeies existentes no material influenciam suas propriedades. Por isso, importante o conhecimento dos tipos de imperfeies e como elas afetam o comportamento dos materiais. Um metal puro, por exemplo, pode exibir melhores propriedades se lhe forem adicionados tomos de impurezas; o caso do aumento da dureza e resistncia mecnica da prata pura resultante de adies de 7,5% em peso cobre. Um semicondutor de circuito integrado (computadores, calculadoras etc.) outro exemplo do benefcio de concentraes controladas de tomos de impurezas no material, as quais regem suas propriedades eltricas. defeito cristalino : irregularidade na rede cristalina com uma ou mais de suas dimenses na ordem de um dimetro atmico. Defeitos pontuais Lacuna: uma posio atmica vaga na rede cristalina, ou seja, a falta de um tomo na rede.

    Autointersticial: um tomo do cristal que est comprimido em uma posio intersticial (espao vazio na rede que normalmente no ocupado). Impurezas em slidos: no possvel existir um metal puro costitudo de somente um tipo de tomo (elemento). Sempre estaro presentes outros elementos como impurezas (ou tomos estranhos) que podero existir na forma de defeitos pontuais da rede cristalina. Refino de um metal 99,9999 % (possui tomos de impurezas da ordem de 1022 a 1023 tomos/m3). Os metais mais conhecidos so ligas devido ao aumento da resistncia mecnica e resistncia corroso. Ex. prata de lei, ao inoxidvel. ADIO DE TOMOS SOLUO SLIDA DEPENDENDO DE IMPUREZAS E/OU COMPOSTO - tipos de impurezas - concentraes - temperaturas

    solvente: elemento ou composto em maior quantidade SOLUO SLIDA

    soluto: elemento ou composto em menor quantidade Na soluo slida os tomos de soluto so adicionados e a estrutura cristalina do elemento hospedeiro (solvente) mantida. A composio homognea em todo o volume do material, ou seja, os tomos esto distribudos uniformemente no interior do slido). Assim ocorre tambm com uma soluo lquida, por exemplo na soluo gua + lcool, que formada por uma mistura de molculas que tm composio homognea em toda a sua extenso.

    Soluo slida substitucional : tomos de solutos substituem os tomos hospedeiros. Ex. Nquel em Cobre

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    REGRAS DE SOLUBILIDADE SLIDA: Ser maior o grau de solubilidade (ou o grau de dissoluo do soluto no solvente) se: 1o ) a diferena dos raios atmicos do solvente e do soluto no ultrapassar 15%; 2o ) a estrutura cristalina for a mesma; 3o ) a eletronegatividade for prxima; 4o ) forem iguais os fatores acima, um solvente dissolver maior quantidade do soluto que tiver maior valncia. Soluo slida intersticial: tomos de impureza nos interstcios que existem entre tomos hospedeiros (concentrao 10 %). O dimetro atmico do soluto deve ser muito menor do que o do solvente. Ex. Carbono no ferro. Defeitos lineares discordncias A discordncia o defeito gerado pelo deslocamento de uma linha de tomos de suas posies de equilbrio na rede cristalina, em torno da qual existe uma distoro na rede. Discordncia aresta: quando existe um plano extra de tomos na rede, ficando definida um linha de tomos na extremidade deste plano. Discordnica espiral: cisalhamento de planos cristalogrficos que produz o deslocamento de uma distncia atmica de plano de tomos superior em relao ao plano de tomos inferior. A distoro ocorre ao longo de uma linha de deslocamento atmico. Discordncia mista: a maioria das discordncias encontradas em materiais cristalinos no puramente aresta ou espiral, mas uma combinao de ambas. Um vetor pode ilustrar a magnitude e a direo da distoro da rede (vetor de Burgers, b). Aresta: b linha de discordnica ( b perpendicular linha); Espiral: b // linha de discordnica ( b paralelo linha); Mista: b no nem perpendicular nem paralelo linha de discordnica. Em materiais metlicos b aponta para a direo compacta (de maior densidade linear). As discordncias em materiais pode ser visvel atrav de microscopa eletrnica de transmisso. Defeitos planares (interfaciais) superfcies externas, contornos de gros, contornos de macla, contornos de fase, falha de empilhamento. Estes defeitos so bidimensionais e separam os constituintes dos materiais que tm diferentes orientaes cristalogrficas e/ou diferentes estruturas cristalinas.

    Superfcies externas: so contornos do material onde termina a estrutura do cristal. Os tomos de superfcie possuem maior energia em relao aos tomos internos, por no estarem ligados a um mximo de tomos vizinhos.

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    Contornos de gro: os materiais policristalinos so formados por infinidades de gros ou cristais com diferentes orientaes cristalogrficas que so separados pelos contornos bidimensionais. Este contorno possui a dimenso de poucas distncias interatmicas, possuindo desncontros atmicos na regio da rede entre as diferentes orientaes cristalogrficas de gros adjacentes. Os contornos de gro so arranjos de discordncias e, portanto, uma regio de maior energia em relao ao interior do cristal. Existem contornos de gro de baixo e alto ngulo, dependendo da orientao cristalogrfica dos gros adjacentes. Contornos de macla: tipo especial de contorno de gro por meio do qual existe simetria em espelho da rede cristalina. As maclas podem ser produzidas por deformao (metais CCC e HC) ou por recozimento (metais CFC). Defeitos interfaciais diversos: ainda podem existir defeitos oriundos de falhas de empilhamento e contornos de fase; a fase pode ser um composto ou um gro de outro elemento ou com outra estrutura cristalina. 1.6 Diagramas de fases. Os diagramas de fases so grficos que ilustram o comportamento trmico de ligas metlicas e materiais cermicos. Estes grficos mostram constituintes de materiais em funo da composio e temperatura, sendo, portanto, importantes fontes de consulta tanto para a fabricao de ligas como para o projeto e controle de tratamentos trmicos destas ligas. As microestruturas desenvolvidas esto relacionadas ao processo trmico utilizado. Uma liga formada por componentes, que podem ser metais puros e/ou compostos; por exemplo, os metais Cu e Zn so os componentes do lato cobre-zinco. Um sistema consiste de uma srie de ligas possveis com os mesmos componentes, o que define uma composio diferente para cada liga do referido sistema. A soluo slida formada por pelo menos dois tipos de tomos: soluto que ocupa posies substitucionais ou intersticiais da rede cristalina do solvente, sendo que o solvente mantm sua estrutura cristalina. Existe um limite de concentrao de soluto no solvente denominado limite de solubilidade, que a concentrao mxima do soluto no solvente para formar a soluo slida numa dada temperatura. A adio de soluto em excesso, isto , alm deste limite, produz outro constituinte de composio diferente da soluo slida. Para ilustrar o comportamento da mistura de dois componentes (gua e acar ), toma-se como exemplo 1 kg da soluo (mistura). A figura 3 mostra o diagrama do sistema gua e acar, onde est indicada a curva limite de solubilidade.

    Figura 3 Diagrama de fases para um sistema formado pela dissoluo do acar na gua.

    Base 1 kg de soluo

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    T = 0 oC mgua = 400 g 40% em peso de gua macar = 600 g 60% em peso de acar

    T = 20 oC mgua = 350 g 35% em peso de gua macar = 650 g 65% em peso de acar

    T = 100 oC mgua = 200 g 20% em peso de gua macar = 800 g 80% em peso de acar

    FASE: parte homognea de um sistema que tem caractersticas fsica e qumica uniformes. ex. metal puro, composto puro, soluo slida, lquida e gasosa. A soluo de gua e acar (xarope) da Figura 3 uma fase, pois uma soluo homognea. Exerccios: verificar as fases presentes nos seguintes sistemas: 1) xarope e acar (slido=cristais): Resp.: duas fases com diferente composio qumica e diferente propriedade fsica (uma fase lquida e a outra slida); 2) gua e gelo: Resp.: duas fases com igual composio qumica e diferente propriedade fsica (uma fase lquida e a outra slida); 3) liga de titnio Ti6Al4V (esto presentes nesta liga as duas formas polimrficas do metal titnio: Ti (CCC) e Ti (HC)). Resp.: duas fases slidas com diferente composio qumica e diferente propriedade fsica (uma fase CCC e a outra HC); Microestrutura: as aparncias das fases presentes no material so reveladas atravs da tcnica de metalografia, a qual consiste da preparao da amostra e observao ao microscpio. Equilbrio de fases: as fases presentes de material coexistem em equilbrio quando no so alteradas suas quantidades e composio qumica, aps transcorrido qualquer intervalo de tempo. O tempo para atingir o equilbrio de fases muito longo em sistemas slidos e, portanto, estes sistemas encontram-se num estado de no-equilbrio ou metaestvel. Os diagramas de fases em equilbrio ilustram as relaes entre temperaturas, composies e quantidades relativas de fases em condies de equilbrio. 1.6.1 Sistema isomorfo binrio. Diagrama de fases binrio do sistema cobre-nquel.

    Figura 4 Diagrama de fases cobre-nquel (Cu-Ni).

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    Especificao da composio: concentrao dos elementos (Ci). Porcentagem em peso: peso de um elemento em relao ao peso total dos elementos. (base 1 kg = 1000 g da liga) Clculo da porcentagem em peso de cobre para uma massa de 1 kg da liga Cu-Ni40: mCu 600 CCu = __________ x 100 = _____________ x 100 = 60.000 = 60 % mCu + mNi 600 + 400 1.000 Clculo da porcentagem em peso de nquel para uma massa de 1 kg da liga Cu-Ni40: mNi 400 CNi = __________ x 100 = _____________ x 100 = 40.000 = 40 % mNi + mCu 400 + 600 1.000 DETERMINAO DA QUANTIDADE RELATIVA DE FASES PRESENTES EM UMA LIGA (REGRA

    DA ALAVANCA):

    Exemplo: A composio Co da liga cobre-nquel ilustrada na poro do diagrama de fases cobre-nquel acima Cu-Ni35%. Calcular as quantidades relativas de fases presentes em equilbrio na temperatura de 1250 C. Soluo: A quantidade relativa de fase lquida e fase slida a 1250 oC para a liga Cu-Ni35 % Lq. = BC = C - Co x 100 = 42,5 - 35 x 100 = 0,68 x 100 = 68 % AC C - CLq. 42,5 - 31,5 % = AB = Co - CLq. x 100 = 35 - 31,5 x 100 = 0,32 x 100 = 32 % AC C - CLq. 42,5 - 31,5 Obs.: a aplicao da regra da alavanca (ou do trao inverso) tambm permite o clculo de quantidades relativas em peso das duas fases slidas de uma liga bifsica na temperatura ambiente.

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    1.6.2 Sistema euttico binrio. Diagramas de fases binrio dos sistemas cobre-prata e chumbo-estanho. Os sistemas eutticos binrios so aqueles em que uma mistura adequada de dois elementos produz uma liga que possui menor ponto de fuso do que qualquer um dos elementos em separado. O termo euttico significa facilmente fundido. O diagrama que ilustra as fases presentes nas ligas conhecido como diagrama de fases euttico binrio. Nesse diagrama so mostradas duas fases slidas ( e ) e uma lquida. Por exemplo, no sistema cobre-prata da Figura 5 a fase uma soluo slida rica em cobre (fase CFC contendo a prata como soluto), e a fase a fase rica em prata contendo cobre como elemento soluto (fase CFC). O limite de solubilidade do soluto nas solues slidas e definido pelas linhas solvus BC e slidus AB / solvus GH e slidus FG respectivamente. A linha horizontal BEG pode tambm ser considerada uma linha slidus. Ao se observar a linha AE, nota-se que na medida em que a prata adicionada ao cobre puro, a temperatura na qual o cobre torna-se totalmente lquido diminui. Do mesmo modo, na medida em que o cobre adicionado prata pura, a temperatura na qual a prata est totalmente lquida diminui (linha FE). O ponto E o ponto de encontro dessas linhas lquidus com a isoterma BEG. Este ponto E denominado ponto euttico, e tem coordenadas (CE , TE ). Em uma liga de composio CE (liga euttica) durante o aquecimento/resfriamento ocorre a seguinte reao euttica: Lquido CE (CE) + (CE) onde: CE , CE so as composies das fases e temperatura TE (temperatura euttica) ponto E = ponto euttico CE = composio do euttico Para o sistema cobre-prata a reao euttica fica:

    Lquido (71,9% Ag) ( 8 % p Cu) + ( 91,2 % p Ag)

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    Figura 5 Diagrama de fases euttico binrio do sistema cobre-prata.

    No diagrama de fases para o sistema chumbo-estanho tambm existe um ponto euttico, localizado em 61,9 %p de Sn a 183 oC, conforme ilustra a Figura 7.4. Um exemplo de aplicao desta liga euttica a solda estanho 60-40 para baixas temperaturas.

    Figura 6 Diagrama de fases euttico binrio do sistema chumbo-estanho.

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    Exerccio: Considere a liga chumbo-estanho de composio C1 indicada no diagrama de fases. Quais as fases que esto presentes nesta liga C1 = Sn (40%) Pb (60% ) a 150 oC ? Fornea a composio aproximada de cada uma das fases. Quais as quantidades relativas em peso (%p) destas fases ? Dados: Sn = 7,24 g/cm3 , Pb = 11,23 g/cm3 a 150 oC. Soluo: Fases presentes (ponto B) : e Composies aproximadas das fases e : C C Quantidades relativas em peso das fases e : %p = BC = C - C1 x 100 = 98 - 40 x 100 = 0,66 x 100 = 66 % AC C - C 98 - 10 %p = AB = C1 - C x 100 = 40 - 10 x 100 = 0,34 x 100 = 34 % AC C - C 98 - 10

    LISTA DE QUESTES E EXERCCIOS No 02 1)Fornea as definies para os seguintes termos relacionados aos diagramas de fases de ligas metlicas binrias: soluto, soluo slida, fase, componente, sistema, limite de solubilidade, equilbrio de fases, ponto euttico. 2) Como pode ser expressa a composio qumica de uma liga? 3) Qual(is) a(s) fase(s) presente(s) em uma liga Cu-Ni30 mantida em condies de equilbrio na temperatura de 1200 oC ? 4) Uma liga de cobre contm 20% em peso de prata. Se esta for aquecida em condies de equilbrio e for mantida a temperatura de 900 oC por algumas horas, pergunta-se: a) quantas fases estaro presentes nesta temperatura ? b) quais as composies aproximadas de cada uma das fases nesta temperatura, e c) quais as quantidades relativas em peso (%p) e em volume (%v) de cada fase ? Dados: Cu = 8,56 g/cm3 , Ag = 9,97 g/cm3 a 900 oC 5) Quantas fases se formam na solidificao completa de uma liga euttica ? e quantas se formam na fuso completa ? Exemplifique a reao euttica. 6) Calcule a composio em percentuais atmicos (%at.) da liga euttica chumbo-estanho. Quais as fases presentes desta liga resfriada em condies de equilbrio estvel a partir do estado lquido? Qual a composio qumica aproximada de cada uma destas fases? Quais as quantidades relativas em peso e a frao volumtrica de cada uma destas fases na temperatura ambiente ? Obs.: considere as densidades dos elementos na temperatura ambiente a mesma do que a 150 oC. 1.6.3 Diagramas que possuem fases intermedirias na forma de solues slidas ou de compostos

    intermedirios. Nos diagramas eutticos binrios existem as chamadas solues slidas terminais ( e ), situadas em faixas de composio prximas das extremidades do diagrama. Existem outros sistemas de ligas binrias em que as solues slidas encontram-se em regies de composies intermedirias, conforme ilustrado pela fase da liga hipottica A-B da Figura 7.5. A fase intermediria pode tambm ser um composto, denominado composto intermetlico, que possui uma frmula qumica especfica, como mostra a Figura 7.6.

    10% Sn 90% Pb

    98% Sn 2% Pb

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    Figura 7. Fase intermediria (soluo slida ) Figura 8 Fase intermediria (composto intermetlico no diagrama de fases hipottico A-B. C2D) no diagrama de fases hipottico C-D. Uma reao eutetide ocorre quando em um sistema existe transformao de uma fase slida em outras duas fases slidas no resfriamento; o que acontece no diagrama da Fig. 7.6 durante o resfriamento da liga no ponto a. A reao eutetide deste exemplo fica + C2D CLASSIFICAO DAS TRANSFORMAES DE FASES Transformaes congruentes: no ocorre alterao na composio qumica das fases envolvidas. Exs. Transformaes alotrpicas e fuso de metais puros. Transformaes incongruentes: ao menos uma fase tem a sua composio alterada. Exs. Reaes eutticas e eutetides, a fuso/solidificao de uma liga de um sistema isomorfo. 1.6.4 Diagrama de fases ferro-carbono. O diagrama ferro-carbono um dos mais importantes do ponto de vista tecnolgico, pois nos permite compreender a estrutura dos aos e ferros-fundidos (ligas ferro-carbono), bem como as transformaes que estas ligas experimentam em tratamentos trmicos. Durante o aquecimento do ferro puro, antes de ser atingida a temperatura de fuso, a estrutura cristalina deste metal se altera duas vezes. Como visto anteriormente, este fenmeno diz respeito alotropia do ferro, conforme ilustra a linha vertical esquerda do diagrama da Figura 7.7. Na temperatura ambiente o ferro puro tem estrutura cristalina CCC (ferro ) e denomina-se ferrita. Esta ferrita sofre uma transformao para austenita (ferro ) de estrutura CFC na temperatura de 912 oC. A austenita se mantm estvel at 1394 oC, quando ocorre nova transformao (reverso) para a estrutura CCC (ferro ). A fuso do ferro puro acontece a 1538 oC. A microestrutura da ferrita (ferro ) e da austenita (ferro ) est nas Figuras 7.8 (a) e (b) respectivamente.

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    Figura 9 Diagrama de equilbrio da ligas ferro-carbono.

    A parte rica em ferro do diagrama est ilustrada na figura acima; o teor de carbono no excede a 6,7%, que a composio do composto carbeto de ferro ou cementita (Fe3C), localizado na extremidade direita do diagrama. Todos os aos e ferros fundidos comuns ao carbono situam-se nesta faixa de composies. Os aos podem conter at 2,14 %C, embora as ligas de ao comerciais tenham 1,0 %C no mximo. Os ferros fundidos contm de 2,14 %C at 6,7 %C, mas normalmente os ferros fundidos comerciais possuem menos de 4,5 %C em peso.

    Figura 10 Microestruturas do ferro puro na forma de ferro : ferrita (a), e do ferro : austenita (b).

    A formao da cementita (Fe3C) ocorre quando o limite de solubilidade do C na ferrita excedido em temperaturas menores do que 727 oC. Como a cementita muito dura e frgil por ser uma fase cermica, o aumento da resistncia de alguns aos se deve presena deste composto. A cementita uma fase metaestvel que permanece indefinidamente como microconstituinte da liga ferrosa na temperatura ambiente, mas se a liga for aquecida at aproximadamente 650-700 C e mantida nesta temperatura por vrios anos, ocorrer a transformao da cementita em ferro + grafite (carbono), e estes sero os constituentes da liga aps o resfriamento. Como a taxa de decomposio da cementita muito lenta, e a solubilidade do carbono no ferro muito pequena ( 0,008%C na ferrita), praticamente todo o carbono presente no ao estar na forma de Fe3C. Entretanto, em ferros fundidos a adio do elemento silcio

    (a) (b)

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    aumenta muito a taxa de decomposio da cementita. Por isso, o carbono est normalmente na forma livre na microestrutura do ferro fundido; este constituinte conhecido por grafita (carbono livre). Para entendermos o desenvolvimento das microestruturas em aos e ferros fundidos se torna fundamental identificarmos dois pontos importantes de transformao de fases no diagrama:

    LISTA DE QUESTES E EXERCCIOS No 03 1) Fornea as definies para os seguintes termos relacionados aos diagramas de fases de ligas metlicas binrias: soluto, soluo slida, fase, componente, sistema, limite de solubilidade, equilbrio de fases, ponto euttico. 2) Como pode ser expressa a composio qumica de uma liga? 3)Qual(is) a(s) fase(s) presente(s) em uma liga Cu-Ni30 mantida em condies de equilbrio na temperatura de 1200 oC ? 4)Uma liga de cobre contm 20% em peso de prata. Se esta for aquecida em condies de equilbrio e for mantida a temperatura de 900 oC por algumas horas, pergunta-se: a) quantas fases estaro presentes nesta temperatura ? b) quais as composies aproximadas de cada uma das fases nesta temperatura, e c) quais as quantidades relativas em peso (%p) e em volume (%v) de cada fase ? Dados: Cu = 8,56 g/cm3 , Ag = 9,97 g/cm3 a 900 oC 5)Quantas fases se formam na solidificao completa de uma liga euttica ? e quantas se formam na fuso completa ? Exemplifique a reao euttica. 6)Calcule a composio em percentuais atmicos (%at.) da liga euttica chumbo-estanho. Quais as fases presentes desta liga resfriada em condies de equilbrio estvel a partir do estado lquido? Qual a composio qumica aproximada de cada uma destas fases? Quais as quantidades relativas em peso e a frao volumtrica de cada uma destas fases na temperatura ambiente ? Obs.: considere as densidades dos elementos na temperatura ambiente a mesma do que a 150 oC. 1.6.3 Micrografia tica. A micrografia permite a observao e o registro da microestrutura de diferentes materiais. Esta tcnica consiste da preparao de amostra e observao da textura da superfcie do material ao microscpio. As etapas a serem seguidas para execuo da micrografia de ligas ferrosas so as seguintes: 1) Escolher a seco da pea a ser examinada; 2) Preparar superfcie plana e polida da amostra (corte, lixamento, polimento); 3) Observao das caractersticas da superfcie da amostra com auxlio de microscpio tico; amostra sem ataque qumico; 4) Observao da microestrutura do material com auxlio de microscpio tico; aps ataque qumico da amostra com reagente adequado; 5) Obteno da fotomicrografia da microestrutura observada. Seo a ser examinada: esta escolha fundamentada nas caractersticas que se pretende observar, geralmente relacionadas ao processo de fabricao da pea, ou partes da pea sujeitas a solicitaes mecnicas em servio. Por exemplo, em peas fundidas de grande porte pode ser necessrio retirar amostras de diferentes regies, em razo de heterogeneidades presentes no material. Uma pea sujeita a deformao permanente na fabricao (p. ex. forjamento) apresenta diferentes aspectos na seo transversal e

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    longitudinal, conforme ilustra a Figura 8.0 (Fonte: Colpaert, H. Metalografia dos produtos siderrgicos comuns Ed. Edgard Blcher).

    Figura 11 Seo transversal e longitudinal de uma barra de ao. Preparao da superfcie da amostra: a retirada da amostra feita mediante corte, geralmente realizado por cortadeira de disco abrasivo, que possui um sistema de circulao de lquido para refrigerar o processo, conforme ilustra a Figura 8.1.

    Figura 12 Cortadeira de disco abrasivo Figura 13 Lixadeira manual Figura 14 Politriz motorizada com recirculao de fluido refrigerante. com disco de polimento. Dependendo do tamanho ou da forma da amostra, torna-se necessrio mont-la em resina plstica para viabilizar o lixamento e polimento posteriores. O embutimento da amostra metalogrfica feito geralmente numa prensa hidrulica, que funciona com sistema de aquecimento para a cura do termoplstico, conforme ilustra a Figura 8.4.

    Figura 15 Prensa de embutimento e amostras embutidas Figura 16 Microscpio tico para observao em resina termoplstica. da microestrutura de materiais metlicos.

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    O lixamento da superfcie pode ser feito em lixadeira manual de bancada, como a mostrada na Figura 8.2, ou pode ser feito em lixadeiras motorizadas (rotativas). No trabalho de lixamento so utilizadas papis de lixa de nmero 100, 220, 320 e 600. Como o calor e esforos aplicados nas operaes de corte e lixamento deformam/alteram regies da superfcie da amostra, torna-se necessrio remover a zona afetada (encruada) por meio do polimento, para que a observao no seja comprometida. O polimento das amostras de ao e ferro fundido pode ser realizado em politrizes para polimento com soluo de alumina ou com pasta de diamante. As solues de alumina utilizadas possuem ps de granulometria de 1, 0,5 e 0,3 micron. As pastas de diamante possuem materiais com granulometrias em torno de 10, 5 e 1 micron. Uma das formas de se evitar a oxidao da superfcie polida conservar a amostra num dessecador (campnula) contendo cloreto de clcio, caso a amostra no seja logo submetida ao ataque qumico. Observao da superfcie polida da amostra ao microscpio/ Caractersticas do microscpio tico: o microscpio tico possui dois sistemas de lentes convergentes: a objetiva e a ocular. A imagem que vista atravs da ocular, geralmente provm da luz de uma lmpada refletida na superfcie da amostra e que projetada pela objetiva (vide sistemas de iluminao de campo claro dos microscpios ticos na Figura 8.6). Nestes sistemas de iluminao as partes polidas e no atacadas por reagente qumico apresentam imagem em claro, enquanto que as regies no polidas (trincas, poros, incluses) ou atacadas (contornos de gro, perlita etc) aparecem em escuro.

    Figura 17 Sistemas de iluminao de campo claro de microscpios ticos. (Fonte: Colpaert, H.

    Metalografia dos produtos siderrgicos comuns Ed. Edgard Blcher).

    Antes da exposio da amostra ao reagente qumico, vrias caractersticas do material podem ser observadas, tais como incluses, trincas, porosidades e forma da grafita em ferros fundidos. Nas Figuras 8.7 a 8.10 so apresentados resultados de operaes de polimento de ligas ferrosas (Fonte: Colpaert, H. Metalografia dos produtos siderrgicos comuns Ed. Edgard Blcher).

    Figura 18 Superfcie bem polida e sem ataque qumico Figura 19 Superfcie mal polida contendo riscos de um ao com numerosas incluses. 200X de polimento. 100X

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    Figura 20 Superfcie bem polida e sem ataque qumico Figura21 Superfcie mal polida contendo de um ao com numerosas incluses. 200X A) Cometas; B) Manchas C) Halos em torno de pequenos orifcios. 200X Alguns aspectos observveis em superfcies polidas sem ataque esto ilustrados nas Figuras 8.11 e 8.12.

    Figura 22 Incluses quebradias em ao Figura 23 Trincas em ao temperado sem ataque. 200X sem ataque. 200X Observao da microestrutura do material ao microscpio: O contraste das fases presentes no material revelado por meio do ataque qumico da superfcie da amostra. As Figuras 8.7-8.9 apresentam microestruturas de aos comuns ao carbono.

    Figura 24 Microestrutura de um ao carbono hipoeutetde (Ferrita + Perlita)

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    Figura 25 Microestrutura de um ao Figura 26 Microestrutura de um ao eutetide (Perlita) hipereutetide (Perlita + Cementita)

    Procedimento de preparao metalogrfica Material necessrio - amostra a observar, - serra, - lima, - prensa de montagem a quente, - resina para montagem a quente - funil, - colher de medida, - lixas - mesa de polimento, - politriz rotativa, - panos de polimento, - algodo, - papel, - detergente, - disperso de alumina 1 um, - disperso de alumina 0,25 um, - lcool, - nital a 3%, - pinas, - recipiente, - secador, - microscpio, A1 Posicionar a barra na cortadeira de disco abrasivo, prendendo-a no suporte; proceder o corte de forma lenta, garantindo que no ocorra um aquecimento excessivo. A2 - Se necessrio, melhore a planicidade da amostra com uma lima. Se necessrio, efetuar a montagem da amostra numa resina. Durante o polimento haver necessidade de observar vrias vezes a amostra ao microscpio para controlar o estado de superfcie da amostra. Para tal existe no laboratrio um microscpio de operao simples. Escolhida a objetiva, coloque a amostra no prato porta-amostra, aproxime-a o mais possvel da objetiva, embora sem tocar, ligue a fonte de alimentao e, com o auxlio dos botes recartilhados laterais, proceda focagem. Ao terminar a observao, desligue a fonte de alimentao. Ateno: tanto a amostra como as mos devero estar perfeitamente secas sempre

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    que utilizar o microscpio. B1 - O processo inicia-se na bancada de lixamento. B2 - Mantenha-se frente da lixadeira (lixadeira manual de bancada). Segure a amostra com os polegares, indicadores e dedos mdios de ambas as mos. Memorize bem a orientao da amostra ao iniciar o lixamento. O conjunto formado pela amostra, pelas mos e pelos pulsos dever manter-se rgido, mas descontrado, para que a presso exercida no seja exagerada e os movimentos sejam executados com suavidade. O lixamento ser conseguido atravs de movimentos regulares de vai-vem ao longo de toda a extenso da lixa. Para assegurar esses movimentos, os antebraos, os pulsos e as mos manter-se-o quietos. Dever portanto mover apenas os cotovelos. Evite exercer sobre a amostra uma presso assimtrica para evitar que ela adquira uma forma em bisel, e no execute o vai-vem atravs de movimentos bruscos, para no abaular a superfcie a observar. B2 - Mantenha-se frente da lixadeira rotativa. Segure a amostra com trs dedos de uma das mos. Lembre-se de que dever manter a rigidez do conjunto amostra-mo-pulso- antebrao-cotovelo. Os movimentos verticais para colocar a amostra no prato e para ajustar a presso devero ser feitos com o ombro. Oriente a amostra de forma que os riscos deixados pela rotao da lixa sejam perpendiculares aos deixados pela ltima lixa. B3 - O desbaste deve ser realizado sob gua corrente abundante, para evitar o aquecimento da amostra e para a remoo das partculas arrancadas amostra e ao abrasivo, as quais iriam alterar a microestrutura a observar. B4 - A seqncia de polimento consiste, numa primeira fase, em utilizar as lixas de bancada de lixamento, desde a mais grossa at a mais fina. A transio entre lixas far-se- quando, por observao ao microscpio, no forem observveis riscos em mais do que uma direo, correspondente direo em que por ltimo se trabalhou. B5 - Ao passar de uma lixa para a seguinte dever girar a amostra em 90, de modo que os riscos deixados pelo abrasivo da nova lixa faam um ngulo reto com os deixados pela lixa anterior. Tal cuidado tem por finalidade detectar o momento em que desaparecem os riscos introduzidos pela lixa anterior. Aps eliminar esses riscos dever-se- ainda proceder a outro desbaste na mesma lixa, de modo a que os riscos cruzem a 90 com os anteriores, da mesma lixa, a fim de eliminar o material deformado pelo abrasivo da lixa anterior. B6 - Ao acabar o polimento numa lixa e antes de passar seguinte, lave cuidadosamente a amostra e as mos, para evitar contaminaes de cada lixa com material da lixa anterior, de maior granulometria. B7 - A presso a utilizar durante o desbaste ser tanto maior quanto mais duro o material a desbastar, no devendo ser excessiva para no o deformar e fraturar, mas dever ser suficiente para que se d a eliminao rpida dos riscos da lixa anterior. Um desbaste excessivamente prolongado provoca mais um "empastamento" do material do que o corte que se pretende. B8 - Terminada a utilizao da ltima lixa e lavadas as mos e a amostra, poder passar politriz rotativa. Antes, porm, dever limar o rebordo da amostra ou da montagem da amostra para no ferir os panos de polimento. B9 - Com o aparelho desligado coloque o prato sobre o qual est montado o pano destinado disperso de alumina (granulometria de 1 um). Note que os pratos esto identificados com a indicao da granulometria a que se destinam e que em caso

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    algum se devero misturar aluminas de diferentes granulometrias no mesmo pano, sob pena de impossibilitar qualquer polimento posterior. Em caso de dvida, consulte o professor responsvel pelo acompanhamento da aula prtica. B10 - Coloque o aro de proteo na politriz. B11 - Se constatar que a alumina contida no pano insuficiente, coloque uma pequena poro no centro e espalhe ligeiramente. B12 - Para assegurar a lubrificao, coloque no pano um pouco de detergente. B13 - Mantenha-se frente da politriz. Segure a amostra com trs dedos de uma das mos. Lembre-se de que dever manter a rigidez do conjunto amostra-mo-pulso- antebrao-cotovelo. Os movimentos verticais para colocar a amostra no prato e para ajustar a presso devero ser feitos com o ombro. B14 - Oriente a amostra por forma a que os riscos deixados pela rotao do pano sejam perpendiculares aos deixados pela ltima lixa. B15 - Ligue a polidora e regule a velocidade de rotao para 300 rpm. B16 - Lentamente, e segurando a amostra com firmeza, leve-a a contatar com o pano, exercendo alguma presso. B17 - A forma mais simples de proceder consiste em manter esttica a amostra durante algum tempo, e retir-la ento a fim de observar os resultados. Uma tcnica alternativa, mais delicada mas que garante melhores resultados, consiste em, mantendo constante a orientao da amostra, imprimir-lhe um movimento circular regular, em sentido contrrio ao da rotao do prato. B18 - Antes de observar o estado de superfcie da amostra, lave-a com algodo embebido em lcool, seguido de uma passagem por gua corrente e novamente com algodo e lcool, aps o que dever empregar o secador para secar completamente a amostra. Se for trocar de pano, dever proceder da mesma forma e, alm disso, lavar as mos. B19 - Se a amostra est em condies de passar alumina de granulometria mais fina (1/4 um), troque o prato da politriz e repita os procedimentos B10 a B18. No final, no se esquea de lavar e secar a amostra. Terminado o polimento, rest proceder ao ataque. C1 - Observe previamente a amostra no microscpio, a fim de comparar o aspecto da superfcie antes e depois do ataque. C2 - No recipiente verta cuidadosamente uma pequena quantidade de nital a 3%. Ateno: sendo uma soluo (em etanol) de cido ntrico, este reagente custico. Evite qualquer contacto com os olhos, a pele, ou a roupa. C3 - Abra a torneira da gua e deixe-a correr abundantemente. C4 - Segure a amostra com uma pina e mergulhe a superfcie a observar no lquido, de preferncia com uma ligeira agitao. Controle bem o tempo de contato, pois ele no dever, em princpio, exceder 3 a 5 s. C5 - Coloque imediatamente a amostra em contacto com a gua corrente, a fim de parar a reao, arrastando o nital que ainda sobrar.

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    C6 - Lave a superfcie da amostra com lcool e seque com o secador. C7 - Observe a amostra ao microscpio. Se o aspecto da superfcie diferir pouco relativamente observao anterior, o ataque foi insuficiente. Repita os procedimentos C4 a C6, limitando ainda mais o tempo da reao. Se, por outro lado, a superfcie se apresenta muito enegrecida ou acastanhada, sinal de que o ataque foi exagerado, ou ainda se j efetuou dois ataques sem qualquer resultado aprecivel, caso em que a estrutura da superfcie j poder estar bastante perturbada, refaa a ltima etapa do polimento e volte ento a atacar a amostra.

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    2.MATERIAIS CERMICOS (Processamento, Estrutura, Aplicaes)

    As cermicas so materiais inorgnicos e no metlicos, que consistem em sua maioria de compostos formados por metais e no metais. Nesses compostos as ligaes atmicas possuem carter inico e/ou covalente

    CERMICA = do grego keramikos (matria-prima queimada, ou seja, em que a consolidao da

    pea ocorre por sinterizao, onde a unio das partculas acontece em elevadas temperaturas). Cermicas tradicionais m.p. argilas loua, porcelana, tijolos, telhas,

    revestimentos e minerais (piso e azulejo), vidros e refratrios (Fig. 1)

    Figura 1. Cermicas tradicionais

    Cermicas termomecnicas m.p.xidos, nitretos componentes automotivos, /eletroeletrnicas carbetos elementos de bombas

    centrfugas, partes de instrumentos e

    equipamentos de medio, ferramentas de corte e abraso, biomateriais (Figura 2)

    Figura 2. Cermica termomecnica/eletroeletrnica

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    2.1 Estruturas das cermicas. Quando a ligao inica predomina no material cermico a sua estrutura cristalina formada

    por ons metlicos positivos (ctions) e ons no-metlicos negativos (nions). A estrutura cristalina da cermica depende:

    1) da magnitude das cargas eltricas dos ons componentes (neutralidade eltrica do

    composto); ex. Ca+2F-2 (fluoreto de clcio); 2) do tamanho dos ons (ctions e nions / razo entre os raios inicos) Uma estrutura cristalina estvel se forma na cermica quando os nions vizinhos esto todos

    em contato com o ction conforme a seguinte ilustrao:

    estvel estvel instvel Assim, existem materiais cermicos que se cristalizam nos diferentes sistemas cristalinos, tais

    como sistema cbico, hexagonal, tetragonal, monoclnico. O sistema cbico possui trs tipos de estruturas cristalinas (AX, AmXp, AmBnXp).

    Os silicatos so os compostos mais abundantes da crosta terrestre; so formados por unidades tetradricas bsicas de silicatos (carregadas negativamente), conforme ilustram as Figuras 3 e 4.

    Figura 3. Tetraedro de silcio-oxignio SiO+44 Figura 4. Estruturas formadas por tetraedros SiO+44

    Existem vrias estruturas de silicatos dependendo do arranjo das unidades SiO+44 , ex. slica

    cristalina, slica vtrea. Slica (SiO2): estrutura cristalina formada quando todos os tomos de oxignio da unidade

    tetradrica esto compartilhados (ligados entre si); os tetraedros esto arranjados regularmente e ordenadamente. Existem trs formas polimrficas da slica: quartzo, tridimita e cristobalita.

    Vidro de slica (slica vtrea): O vidro um material cermico no cristalino formado por

    uma rede de xidos interligados sem arranjo ordenado; o mais comum o de silicato de sdio (soda-cal) utilizado em janelas (Figura 5).

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    SiO2 GeO2 XIDOS FORMADORES DE REDE B2O3 Na2O CaO XIDOS MODIFICADORES DE REDE TiO2 Al2O3 XIDOS INTERMEDIRIOS

    Figura 5. Representao da estrutura no cristalina de um vidro de silicato de sdio.

    O carbono existe tanto na forma cristalina como no estado amorfo. Os seguintes polimorfos do

    carbono apresentam caractersticas distintas: grafita, diamante e fullereno. A grafita possui uma estrutura cristalina composta por camadas de tomos de carbono em um arranjo hexagonal. Os carbonos das camadas esto ligados entre si por ligaes covalentes; entre as camadas a ligao do tipo van der Waals (fracas), o que explica as propriedades lubrificantes da grafita (Figura 6a). O diamante possui estrutura cristalina cbica,

    (a) (b) (c)

    Figura 6. Estruturas cristalinas do carbono: (a) grafita, (b) diamante e (c) fullereno.

    como indicado na figura 6b. Cada tomo de carbono se liga covalentemente a quatro tomos de carbono; por isso um material de extrema dureza. Ademais, o diamante possui boa condutividade eltrica, transparente e tem elevado ndice de refrao. Um arranjo CFC de molculas de fullereno forma um slido cristalino que, quando puro, eletricamente isolante; uma molcula do fullereno tende a apresentar forma esfrica, tal como ilustra a Figura 6c. A adio de impurezas, entretanto, pode tornar o slido altamente condutor ou semicondutor.

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    A estrutura cristalina de cermicas normalmente apresenta imperfeies pontuais, lineares ou planares, tal como ocorre nos materiais metlicos. Os defeitos pontuais so as lacunas ou intersticiais que, tanto ocorrem nos ctions como nos nions; a condio de neutralidade eltrica mantida na regio do defeito. As solues slidas so os tomos de impureza substitucional ou intersticial presentes na rede cristalina. Diagramas de fases:- Assim como ocorre na metalurgia, os diagramas de fases binrios e ternrios auxiliam tcnicos e engenheiros no processamento de materiais cermicos. Exs. Al2O3 - SiO2, ZrO2 CaO.

    Processamento de materiais cermicos

    VIDROS:

    Variao do volume especfico com a temperatura (materiais cristalinos x no cristalinos)

    Viscosidade em funo da temperatura para vrios vidros de silicato

    Vol

    ume

    espe

    cfic

    o

    Temperatura

    Vidro

    Lquido

    Lquido super-resfriado

    Cristalizao

    Slido Cristalino

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    Distribuio de tenses residuais na seo de uma lmina de vidro (Tamb)

    Vidro borosilicato

    Vidro com 96% slica

    Slica fundida

    Ponto de deformao

    Ponto de recozimento

    Ponto de amolecimento

    Ponto de operao

    Ponto de fuso

    Faixa de operao

    Tenso (MPa)

    Compresso Trao

    Tenso (103 psi)

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    Conformao de vidros por prensagem e insuflao (sopro)

    Conformao de vidros planos e perfis por estiramento

    tarugo

    Molde de parison

    Operao de prensagem

    Parison suspenso

    Molde de Acabamento

    Ar comprimido

    Lmina de vidro Rolo rotativo

    Rolo de conformao

    Barreira resfriada a gua

    Vidro fundido

    Queimadores

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    Conformao de peas cermicas Resistncia trao

    Microestruturas de Cermicas

    Tens

    o (M

    Pa)

    Deformao

    xido de alumnio

    Processo de sinterizao de ps

    Diamante policristalino (carbono)

    Porcelana Abrasivo base de alumina

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    Conformao de produtos base de argila por colagem de barbotina

    Conformao por prensagem uniaxial de ps cermicos

    A barbotina (supenso) vertida para o

    interior do molde por gravidade

    A gua absorvida pelo molde de gesso

    Pea slida acabada

    A barbotina (supenso) vertida para o

    interior do molde por gravidade

    A gua absorvida pelo molde de gesso O molde drenado

    Retirada da parte superior

    Recipiente

    Preenchimento da cavidade do molde com o p

    Compactao do p

    Extrao da pea compactada

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    Revestimentos cermicos em ferramentas de corte: TiN/PVD e Alumina/CVD em cermets e metal duro.

    LISTA DE QUESTES CERMICAS

    1) Quais os tipos de materiais cermicos utilizados nas seguintes aplicaes?

    a) Objetos de cozinha: fabricao de cermica de mesa, copos, garrafas, jarros,

    potes;

    .....................................................................................................................................

    b) Construo civil: fabricao de blocos (tijolos), telhas; palanques, construo de

    paredes;

    .....................................................................................................................................

    c) Componentes de mquinas e equipamentos: ferramentas de usinagem , bomba

    centrfuga, componentes de motores.

    .....................................................................................................................................

    2) Cite os processos de fabricao de vidros e cermicas.

    .....................................................................................................................................

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    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    3) O que temperatura de transio vtrea?

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    4) Descreva o processo de tmpera do vidro plano.

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    5) Como se denomina o processo de consolidao do compactado cermico que se

    realiza por tratamento trmico?

    ...........................................................................................................................................

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    3.MATERIAIS PLSTICOS (Polmeros)

    Existem duas classes de polmeros utilizados na fabricao de uma grande variedade de produtos: os polmeros naturais e os sintticos. Os polmeros naturais so materiais derivados de plantas e animais (exs. madeira, borracha, algodo, l, couro, e seda), enquanto polmeros sintticos (plsticos) so em sua maioria fabricados a partir de pequenas molculas orgnicas derivadas do carvo e do petrleo.

    As propriedades satisfatrias e o menor custo dos plsticos tm possibilitado a substituio de metais e

    madeira em algumas aplicaes. Como as estruturas moleculares e cristalinas dos polmeros tm influncia tanto nas propriedades mecnicas das peas como nas condies de conformao, estes assuntos sero vistos a seguir em maior detalhe.

    Figura 8 . A substituio dos metais e aplicaes de plsticos mais resistentes vem crescendo na indstria automobilstica. (Fonte: http://g1.globo.com/Noticias/Carros/0,,MUL581881-9658,00.html)

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    3.1 Estruturas dos polmeros. Hidrocarbonetos:- so materiais orgnicos compostos por hidrognio e carbono. Como a maioria dos

    polmeros tem origem orgnica, comum se iniciar o estudo destes materiais por uma reviso sobre os hidrocarbonetos. Na molcula de um hidrocarboneto cada tomo de carbono pode compartilhar at quatro eltrons de valncia, o que define ligaes covalentes entre os tomos (ligaes intramoleculares).

    Molculas ismeras possuem mesma composio mas diferentes arranjos atmicos Qualquer um dos seguintes grupos orgnicos pode fazer parte de uma estrutura polimrica:

    Molculas saturadas possuem ligaes simples Molculas insaturadas possuem ligaes duplas ou triplas | | C C = = C = C |

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    R e R = radicais orgnicos so grupos de tomos que se ligam para formar um hidrocarboneto; os radicais mantm sua estrutura durante as reaes qumicas.

    Ex. CH3 metila, C2H5 etila Sntese de polmeros Definio de polmeros: consistem de uma grande quantidade de molculas gigantes formadas por

    reaes qumicas entre pequenas molculas de hidrocarbonetos (monmeros). Estas reaes so conhecidas por polimerizao.

    A grande cadeia carbnica composta por unidades estruturais que se repetem, conhecidas por meros

    Forma molecular

    Polimerizao por adio (reao em cadeia):

    caracterizada pela fixao dos monmeros, um de cada vez, formando uma cadeia linear longa; a macromolcula resultante composta de um mltiplo exato de monmero que iniciou a reao.

    Polimerizao por condensao (reao em estgios):

    reaes em que esto envolvidos mais de um tipo de monmero, ocorrendo entre molculas etapa por etapa. Nesta reao normalmente forma-se um sub-produto de pequeno peso molecular (ex. gua)

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    As propriedades de um polmero dependem: do peso molecular da forma molecular da estrutura molecular

  • IF-SC Campus Joinville Pgina 41

    da configurao molecular Peso molecular mdio M = xi . Mi

    xi = frao de molculas da faixa de tamanho i Mi = peso molecular mdio da faixa de tamanho i Estrutura molecular

    Configuraes moleculares

    = tomo ou grupo de tomos do hidrognio

    mero cabea-a-cauda cabea-a-cabea

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    Estereoisomerismo:

    Isottico sindiottico attico Isomerismo geomtrico:

    cis trans

    Copolmeros: so formados por mais de um tipo de mero. Pesquisam-se polmeros que geralmente apresentam melhores propriedades e custo reduzido

    de fabricao.

    Estrutura cristalina dos polmeros

    Cristalinidade arranjo ordenado do polmero de tomos das cadeias

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    Clulas unitrias so polmeros so freqentemente em geral complexas semicristalinos (regies cristalinas

    dispersas na fase amorfa) Grau de cristalinidade depende da

    taxa de resfriamento na solidificao

    configurao molecular

    Menor taxa de resfriamento favorece a cristalizao

    Complexidade qumica do mero, ramificao, ligaes cruzadas, irregularidade geomtrica e de composio

    no favorece a cristalizao exs. homopolmero linear cristaliza fcil polmero em rede quase todo amorfo Micrografia eletrnica de um cristal de polietileno (cristalitos) lamela (cristalito)

    Formao de esferulitos (gros)

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    Figura 9. Fotomicrografia ilustrando a microestrutura de um polmero com os esferulitos (gros)

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    Lista de questes - Estrutura de polmeros

    1) Cite 05 polmeros naturais e 05 polmeros sintticos. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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    2) De onde provm a matria-prima para fabricao dos plsticos? ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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    3) O que so hidrocarbonetos? Qual o tipo de ligao qumica existente no interior da molcula de um polmero? Quantas ligaes covalentes so possveis por tomo de carbono? Por que? Quais os tipos de ligaes covalentes intramoleculares?

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    O que so molculas saturadas e insaturadas?

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    O que so molculas ismeras? O que so radicais orgnicos?

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    4) D o significado dos seguintes termos: a) polmeros; b) mero; c) forma molecular; d) polimerizao

    por adio e e) polimerizao por condensao. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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    5) Do que depende as propriedades de um material plstico? Explique como so essas caractersticas do polmero que influenciam suas propriedades.

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    6) Do que depende o grau de cristalinidade de um polmero? ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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    7) O que so cristalitos?

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    8) O que so esferulitos? ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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    3.2 Processamento e aplicaes dos polmeros. Aditivos

    Os aditivos so substncias introduzidas para modificar a estrutura de um polmero, visando melhorar suas propriedades mecnicas, qumicas ou fsicas. Dependendo da funo que desempenham podem ser classificados nos seguintes tipos: enchimentos, plasticizantes, estabilizadores, corantes e retardadores de chama. Enchimentos: materiais de carga ou de enchimento melhoram o limite de resistncia trao ou de compresso, a resistncia abraso, tenacidade, estabilidade dimensional e trmica (tipos de carga:- serragem fina, farinha e areia de slica, argila, talco, calcrio e polmeros / faixa de tamanhos dos enchimentos: 10 nm a 1 mm). A utilizao de enchimentos possibilita uma reduo do custo final do produto, j que as cargas so mais baratas comparativamente poro de volume do polmero que substituda. Plasticizantes: tem por funo aumentar a flexibilidade, a ductilidade e a tenacidade dos polmeros, alm de provocar uma reduo de sua dureza e rigidez. As pequenas molculas dessas substncias aumentam a distncia entre cadeias, reduzindo as ligaes intermoleculares secundrias. (exemplos de aplicao: utilizados em polmeros que so frgeis temperatura ambiente, tais como PVC, copolmeros de acetato). Estabilizadores: aditivos que previnem a deteriorao do polmero provocada por radiao ultravioleta e oxidao. A radiao ultravioleta proveniente da luz rompe ligaes covalentes da cadeia. A oxidao causada pela interao de tomos de oxignio e as molculas do polmero. Corantes: as diferentes cores dos plsticos so obtidas atravs da adio de corantes na forma de tinturas ou pigmentos. As molculas das tinturas se dissolvem na estrutura do polmero, ao passo que as molculas dos pigmentos no se dissolvem, permanecendo como fase separada na estrutura. Os corantes podem ser transparentes ou conferir opacidade ao polmero. Retardadores de chama: substncias que aumentam a resistncia inflamabilidade do polmero. Os retardadores interferem na combusto atravs de uma fase gasosa ou reao qumica que inibe a queima. Tipos de polmeros (quanto ao comportamento mecnico a temperaturas elevadas). Termoplsticos: polmeros que amolecem e fundem ao serem aquecidos durante o processamento, endurecendo ao resfriarem no molde. Os termoplsticos podem ser novamente moldados, ou seja, podem ser reaquecidos adquirindo a plasticidade/viscosidade requerida na conformao. Ex. a maoria dos polmeros; os termoplsticos so geralmente dteis (possuem estruturas lineares e ramificadas). Termofixos: polmeros que endurecem permanentemente ao serem aquecidos na moldagem, no adquirem plasticidade e fluidez ao serem reaquecidos. Durante o aquecimento inicial so formadas ligaes covalentes cruzadas entre as macromolculas. Essas ligaes impedem os movimentos das cadeias a elevadas temperaturas. Geralmente os polmeros termofixos possuem maior dureza, resistncia e fragilidade do que os termoplsticos. Alm disso, so dimensionalmente mais estveis. Exemplos: epxis, resinas fenlicas, resinas polister, borrachas vulcanizadas (todos com ligaes cruzadas e em rede)

    Tipos de polmeros (quanto s aplicaes): plsticos, elastmeros (borrachas), fibras, revestimentos, adesivos, espumas e pelculas. Plsticos: so polmeros termoplsticos ou termofixos com diversas combinaes de propriedades e aplicaes. As principais caractersticas, processamento e aplicaes dos plsticos so fornecidas a seguir.

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    Os fatores que determinam a tcnica de conformao dos polmeros plsticos so:

    1) se o material termoplstico ou termofixo; 2) temperatura de transio vtrea do termoplstico; 3) estabilidade do material frente s condies ambientes; 4) forma e tamanho do produto.

    Termoplsticos so conformados a temperaturas Tv se amorfos a presso mantida durante o resfriamento da Tf se semicristalinos pea no molde

    1 estgio polmero linear de baixo peso molecular (lquido)

    Termofixos so conformados em dois estgios 2 estgio cura atravs de aquecimento e/ou pela adio de catalisadores (no molde freqentemente sob presso; as peas podem ser extradas enquanto ainda esto quentes , uma vez que se encontram dimensionalmente estveis)

    Os termofixos suportam maiores temperaturas de servio e so mais inertes quimicamente do que os termoplsticos.

    4

    TermoplTermoplsticos utilizados atualmente:sticos utilizados atualmente:

    PP PS AC ABS PP PS AC ABS PVC PMMA PE SANPVC PMMA PE SAN

    PPO PAPPO PAPOM PBTPOM PBTPET PCPET PC

    PEEKPEEKPPA PPSPPA PPS

    PlPlsticos Especiaissticos Especiais

    PlPlsticos desticos deEngenhariaEngenharia

    PlPlsticossticosde Massade Massa

    DESEMPENHODESEMPENHO

    CUSTOCUSTO

    6

    PolietilenosPolietilenos

    Polietileno de Alta Densidade (PEAD) Poletileno de Mdia Densidade (PEMD) Polietileno de Baixa Densidade (PEBD) Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular

    (PEUAPM) Etileno Acetato de Vinila (EVA) Etileno Metacrilato de Metila (EMA)

    7

    Polietileno de Alta Densidade Polietileno de Alta Densidade (PEAD/HDPE) (PEAD/HDPE) -- CaracterCaractersticassticas

    Aparncia: Branco, translcido opaco Classificao: Poliolefina, Vinlico, de Poliadio Cristalinidade: 75 - 95% Densidade: 0,94 - 0,98 g/cm3

    Peso Molecular: 200.000 u.m.a Temperatura de Fuso: 130-135 o C Temperatura de Transio Vtrea - 120 o C Tipo de Cadeia : Linear

    8

    Polietileno de Alta Densidade Polietileno de Alta Densidade (PEAD/HDPE) (PEAD/HDPE) -- PropriedadesPropriedades

    . Aceita Aditivos (conc. cor, modif. de impacto, cargas, etc..) . Anti - Aderente . Atxico . Baixa absoro de umidade . Baixa densidade . Baixo Custo . Boa Resistncia Qumica, ao Impacto . Bom amortecedor de vibraes . Bom isolamento eltrico . Relativa Resistncia abraso

    . Embalagens ligadas ao processo de moldagem por sopro.

    . Perfis . Caixas de leite . Engradados de cerveja . Brinquedos . Tubos

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    12

    Polietileno de Baixa Densidade Polietileno de Baixa Densidade (PEBD/LDPE) (PEBD/LDPE) -- CaracterCaractersticassticas

    Aparncia: Branco, Translcido Classificao: Poliolefina, Vinlico, de Poliadio Cristalinidade: 55 - 70% Densidade : 0,89 a 0,94 g/cm3

    Peso Molecular: 50.000 u.m.a Temperatura de Fuso: 109-120 o C Temperatura de Transio Vtrea: - 120 o C Tipo de Cadeia : Ramificada

    13

    Polietileno de Baixa Densidade Polietileno de Baixa Densidade (PEBD/LDPE) (PEBD/LDPE) -- PropriedadesPropriedades

    As mesmas do PEAD, exceto possuir rigidez bem menor.

    . 55% do total est ligado ao uso em filmes: . Embalagens para alimentos e frmacos . Filmes para agricultura . Revestimento de fios e cabos . Produtos domsticos (sacolas.....) . Brinquedos

    . Peas de uso geral

    AplicaAplicaeses

    15

    Polietileno de Ultra Alto Peso Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM/UHMWPE)Molecular (PEUAPM/UHMWPE)

    CaracterCaractersticassticas

    Aparncia:Branco, opaco Classificao: Poliolefina, Vinlico, de Poliadio Cristalinidade: 45% (mximo) Densidade : 0,93 a 0,94 g/cm3

    Peso Molecular: 3.000.000 - 8.000.000 u.m.a. Temperatura de Fuso:135 o C Temperatura de Transio Vtrea: -120 o C Tipo de Cadeia: Linear

    16

    Polietileno de Ultra Alto Peso Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM/UHMWPE)Molecular (PEUAPM/UHMWPE)

    PropriedadesPropriedades As mesmas, exceto ser extremamente rgido,

    extremamente resistente desgaste por atrito.

    Engrenagens Revestimento de correias (por onde deslizam os

    butijes de gs nas refinarias)

    AplicaAplicaeses

    Polietilenos Limitaes : Baixa Resistncia ao Calor. Baixa Resistncia Trao, Compresso e Flexo . Sofre degradao por raios U.V (Sol) . Boa resistncia a cidos oxidantes (HCl, H2SO4, etc...) . Baixa resistncia ao corte . Baixa estabilidade dimensional

    19

    Etileno Acetato deEtileno Acetato de VinilaVinila (EVA)(EVA)CaracterCaractersticassticas

    % de Acetato de Vinila aceita: 3 - 25%Quanto maior a incorporao de Acetato de Vinila,

    maior a flexibilidade do polmero. . Atxico . Elasticidade similar a borrachas . Excelente Flexibilidade e Tenacidade . Excelente resistncia s tenses em ambientes agressivos

    (Stress Ckracking) . Maior Transparncia que PEBD . Propriedades mecnicas mantidas a baixas temperaturas . Resistncia a perfurao e ao impacto maiores que aos PEs

    20

    Etileno Acetato deEtileno Acetato de VinilaVinila (EVA) (EVA) AplicaAplicaeses

    . Filmes termoretrteis (Strech) para congelados. . Filmes multi-camadas (processo de co-extruso). . Revestimento de embalagem de papel (Longa Vida). . Revestimento de fraldas. . Tubos para Transfuso de sangue. . Mangueiras simples. . Revestimentos de fios. . Vedaes. . Brinquedos Flexveis. . Flores Artificiais.

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    22

    EtilenoEtileno MetacrilatoMetacrilato dede MetilaMetila (EMA) (EMA) CaracterCaractersticas / Aplicasticas / Aplicaeses

    Caractersticas . Similares ao EVA . Maior estabilidade Trmica . Produz filmes mais leves Aplicaes . Embalagens Mdicas . Luvas Descartveis . Capas para Estofamento

    24

    PolipropilenosPolipropilenos

    Polipropileno Homopolmero (PPH) Polipropileno Copolmero (PPC)

    25

    Polipropileno Polipropileno -- CaracterCaractersticassticas Aparncia: Branco, translcido Classificao: Poliolefina, Vinlico, de Poliadio Cristalinidade: 60 - 70% Densidade: 0,9 g/cm3

    Peso Molecular: 80.000 a 500.000 u.m.a Temperatura de Fuso: 165- 175 o C Temperatura de Transio Vtrea: -8 o C Tipo de Cadeia: Helicoidal Adicionando-se de 1,5 a 7% de ETILENO na polimerizao

    do Propileno tem-se o POLIPROPILENO COPOLMERO

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    Polipropileno HomopolPolipropileno Homopolmero mero PropriedadesPropriedades

    . Aceita Aditivos (conc. de cor, modif. impacto, cargas, etc..) . Anti - Aderente . Atxico . Baixa absoro de umidade . Baixa densidade / baixo custo . Boa Resistncia Qumica (maior de todos os termoplsticos) . Boa Resistncia ao Impacto e ao atrito . Bom isolamento eltrico . Excelente resistncia fadiga. . Propriedades ticas razoveis. . Resistncia trmica razovel (115o C).

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    Polipropileno CopolPolipropileno Copolmero mero PropriedadesPropriedades

    . As propriedades do Polipropileno Copolmero so semelhantes ao do Polipropileno Homopolmero, adicionando-se:

    . Maior Transparncia . Maior Flexibilidade . Menor Temperatura de Amolecimento . Reciclvel sem perda de transparncia

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    Polipropileno CopolPolipropileno Copolmero mero AplicaAplicaeses

    . Filmes . Embalagens flexveis de roupas, brinquedos, discos, cigarros, etc... . Processos de moldagem por injeo sopro . Embalagens Transparentes para lquidos quentes (mais de 120o C.) . Processos de moldagem por injeo . Brinquedos . Caixas de fitas de vdeo . Embalagens semi-rgidas para alimentos . Forma para gelo

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    Polipropileno HomopolPolipropileno Homopolmero mero AplicaAplicaeses

    . Dobradias em geral . Grande peas da linha automotiva (maanetas,

    dutos de ar, ventoinhas, ...) . Haste para culos . Parafuso de assento sanitrio

    32

    PoliestirenosPoliestirenos

    Poliestireno Cristal (PSC) Poliestireno Alto Impacto (PSAI) Poliestireno Expandido (EPS) Acrilonitrila - Butadieno - Estireno (ABS) Estireno - Acrilonitrila (SAN)

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    Poliestirenos Poliestirenos -- CaracterCaractersticassticas

    Aparncia: Transparente Classificao: Poliolefina, Vinlico, Poliadio Cristalinidade: quase 0% (Polmero Amorfo) Densidade: 1,05 g/cm3

    Temperatura de Fuso: 85 - 95 o C Temperatura de Transio Vtrea: 85 - 110 o C

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    Poliestireno Cristal Poliestireno Cristal (PSC/GPS) (PSC/GPS) -- CaracterCaractersticassticas

    . Alta estabilidade dimensional . Alta rigidez . Atxico . Baixa contrao no molde . Baixa densidade . Baixo custo . Baixa resistncia ao calor e ao Impacto . Baixa resistncia Qumica (Cetonas e aromticos) . Baixa resistncia aos raios U.V. (Sol) . Bom isolante trmico e eltrico . Facilidade de processamento . Permeabilidade a gases . Propriedades ticas boas

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    Poliestireno Cristal Poliestireno Cristal (PSC/GPS) (PSC/GPS) -- AplicaAplicaeses

    . Box para banheiros . Brinquedos . Cabos de escovas . Caixas para fitas cassetes e CDs . Eletrodomsticos . Embalagens e recipientes . Embalagens Termoformadas . Instrumentos para anlises clnicas . Material escolar . Porta - ovos, porta - carnes . Tampas de toca - discos

    37

    Poliestireno Alto Impacto Poliestireno Alto Impacto (PSAI/HIPS) (PSAI/HIPS) -- CaracterCaractersticassticas

    O PSAI produzido pela mistura fsica, ou ainda adio de SBR (borracha) ao Estireno no reator (a borracha enxertada ao estireno).

    . Alta rigidez . Atxico . Baixa densidade . Baixo custo . Baixa resistncia ao calor . Baixa resistncia ao Impacto . Baixa resistncia Qumica (Cetonas e aromticos) . Baixa resistncia aos raios U.V. (Sol) . Bom isolante trmico e eltrico . Facilidade de processamento . Permeabilidade a gases . Propriedades ticas boas

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    Poliestireno Alto Impacto Poliestireno Alto Impacto (PSAI/HIPS) (PSAI/HIPS) -- AplicaAplicaeses

    . Barbeadores descartveis . Brinquedos . Cabos de escovas de dente . Corpos descartveis / . Talheres descartveis em geral . Gabinete de refrigerador . Gabinete de TV e vdeo . Grade de ar condicionado . Interruptor de luz . Peas de eletrodomsticos . Peas eletroeletrnica e informtica

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    Poliestireno Expandido (EPS) Poliestireno Expandido (EPS) CaracterCaractersticassticas

    . Nomes comerciais: Styropor, Isopor (BASF) . Obtido atravs do Poliestireno + Agente de Expanso . Material tpico: Poliestireno Cristal + Penteno

    Densidade = 0,01 a 0,16 g/cm3 Fornecimento em esferas de 0,25 a 2,5mm de dimetro

    . Baixo custo . Baixa densidade . Flutuabilidade . timo amortecimento de impactos . timo isolamento trmico Obs.: As propriedades do Poliestireno Expandido dependem Obs.: As propriedades do Poliestireno Expandido dependem

    diretamente de sua densidade, ou seja, o volume de ar nas cdiretamente de sua densidade, ou seja, o volume de ar nas clulas lulas expandidas.expandidas.

    Poliestireno Expandido (EPS) Aplicaes : Caixas e embalagens trmicas . Embalagens . Isolamento acstico . Isolamento Trmico para a indstria da construo civil . Isolamento Trmico para tubos aquecidos

    44

    CopolCopolmerosmeros EstirnicosEstirnicos

    . SAN - Estireno - Acrilonitrila . ABS - Acrilonitrila - Butadieno -

    Estireno

    AcrilonitrilaAcrilonitrila:: Proporciona resistncia tProporciona resistncia trmica, ao calor, rmica, ao calor, ququmica e mecnica.mica e mecnica.

    ButadienoButadieno:: Resistncia ao impactoResistncia ao impacto Estireno:Estireno: Rigidez, facilidade de processamentoRigidez, facilidade de processamento

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    Produtos TProdutos Tpicospicos

    ABS Acrilonitrila = 15 a 30% Butadieno = 5 a 30% Estireno = o restante

    SAN Acrilonitrila = 15 a 35% Estireno = 65 a 85%

    46

    AcrilonitrilaAcrilonitrila -- ButadienoButadieno -- EstirenoEstireno(ABS) (ABS) -- AplicaAplicaeses

    . Brinquedos . Carcaas de mquina de escrever . Carcaas de microcomputadores (monitor, teclado) . Carcaas de telefones . Console de automveis . Eletrodomsticos . Instrumentos de painis . Painis de automveis . Para - choque de automveis . Peas cromadas

    48

    Estireno Estireno -- AcrilonitrilaAcrilonitrila (SAN) (SAN) AplicaAplicaeses

    . Acessrios de banheiro . Compartimentos de filtros de gua . Eletrodomsticos . Gavetas de refrigerador . Mquina de lav