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Metalografia e tratamento térmico do cobre e suas ligas
André Paulo Tschiptschin
PMT-2402 – Metalografia e Tratamentos Térmicos dos Metais
Histórico
• Primeiro metal a ser utilizado pelo homem– Facas de cobre dos antigos egípcios com mias de 8000 anos
– Canos de cobre datados do ano 2750 AC.
Preço
• Preço elevado não incentiva o consumo
• O alumínio é utilizado com frequência como substituto do cobre
Consumo
• 50% na forma de arames de cobre puro
• 18% na forma de chapas e tubos de cobre
• 27% na forma de latões (Cu-Zn)
• 5% outras ligas
Principais propriedades
• Condutividade elétrica do cobre é a mais alta dos metais comuns (exceto prata).
100% IACS
Efeito de impurezas na condutividade elétrica do Cu puroIACS - International Annealed Copper Standard
Ligas Cu-Zn
• Latão – Liga de cor amarelada com 85 a 55% Cu.
• Facilidade de conformação plástica (laminação, trefilação, extrusão, forjamento, etc.)
• Boa resistência à corrosão atmosférica e marítima.
• Com frequência apresentam Pb e Sn como elementos de liga.
CFC
α (CFC) + β (CCC)
As Fases β e β’ são cúbicas de fases centradas
Ligas Cu-32 a 35% Zn – Latão α + β
Após homogeneização as ligas com até 35% de Zn se tornam 100% α (CFC)
Sequencia de fases no diagrama Cu-Zn
As Fases β e β’ são cúbicas de fases centradas
A fase β’ é pouco plástica pois tem estrutura ordenada
A fase γ é cúbica complexa com 52 átomos/célula. É muito frágil. Cor branca.
A fase ε é hexagonal complexa. É frágil e branca.
A fase η, zinco, é hexagonal compacta, moderadamente plástica
Ligas Cu-Sn – Bronzes
• Primeiras ligas de cobre de alta resistência mecânica.
• Idade do Bronze.
• Ligas de alta dureza e alta resistência à corrosão
Adaga do século 2 AC.
Sino do século 5 AC.
Registro de água
Ligas cupro-níquel
• Ligas binárias Cu-Ni de coloração branca
• Excelente resistência à oxidação em temperaturas elevadas.
• Excelente resistência à corrosão em geral.
• Elevada resistência elétrica formaram as primeiras ligas para elementos de aquecimento de fornos.
• Alpacas servem como substituto da prata na fabricação de talheres e serviços de mesa.
Ligas de Cu endurecíveis por precipitação
• Ligas Cu-Be – são as que apresentam o maior limite de resistência e a maior dureza.
Ligas Cu-Al
• O Al entra em solução sólida no cobre (α) em teores até 9,4% a 565º C
• A microestrutura dos bronzes de alumínio (α) CFC é constituída de grãos poligonais e maclas de recozimento.
• A fase β (CCC) se transforma em martensita β’ (TC) quando temperada (análogo aos aços).
• A martensita do Cu-Al não é dura. Somente endurece durante revenimento (endurecimento por precipitação)
Bronzes de alumínio
• Ligas de Cu com até 14% Al. Ligas binárias têm pouca aplicação
• As ligas com adições possuem excelentes propriedades mecânicas
• Excelente resistência à corrosão.
• Sofrem passivação com formação de Al2O3 na superfície.
• Possuem excelente resistência ao desgaste.
Hélices Buchas Anéis Sincronizadores(Cavitação) Deslizamento) (Deslizamento)
Microestrutura e tratamento térmico de bronzes de Al
• Formação de fase β para % Al > 8% e T > 900ºC. Decomposição gera microestruturas complexas.
• Acima de 9,5% Al a têmpera resulta em formação de martensita β’, figura (a).
• Resfriamento lento até 800 ou 650º e posterior resfriamento em água resulta menos martensita, fig. (b) e (c).
• Resfriado até 500ºC e temperado a fase β irá decompor em (α + γ2) frágil.
Revenido da martensita β’
• Liga Cu-10% Al
• Temperada de 900ºC (1 h)
• Revenida 1 h a 400ºC
• Revenida 1 h a 500ºC
• Revenida 1 h a 600 ºC
Propriedades mecânicas e de corrosão das ligas Cu-Al
Resfriadas lentamente Resfriadas rapidamente (têmpera)