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AULA 02

NOÇÕES DE MATERIAIS

METÁLICOS E NÃO-METÁLICOS

Propriedades tecnológicas dos materiais• Fusibilidade

• Soldabilidade• Temperabilidade

• Maleabilidade• Dutilidade• Tenacidade• Fragilidade

• Forjabilidade• Moldabilidade

• Condutibilidade• Plasticidade

• Usinabilidade• Usura

• Dilatabilidade• Rigidez

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FusibilidadePropriedade que têm os materiais metálicos de

passarem da fase sólida para a fase líquida

Definida pelo ponto de fusão do metal

O metal só é considerado industrialmente fusível quando tem um baixo ponto de fusão

Ex.:Sn: 232 0CAl: 658 0C

Fe: 1530 0Cetc.

SoldabilidadePropriedade que têm os materiais de se ligarem, com maior ou menor facilidade, a outros metais,

outras ligas metálicas ou a si próprio

TemperabilidadePropriedade que têm determinados materiais de modificarem a sua estrutura cristalina, quando

submetidos a um aquecimento prolongado, seguido de resfriamento brusco

Tal tratamento acarreta ao material extrema durezaÉ uma característica dos aços

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MaleabilidadePropriedade que tem o material de se deixar

deformar em todas as direções, a frio ou a quente, quando submetido à ação de pressões, sem que ocorram fissuras em sua superfície, como nos

processos de laminação e martelamento

Quanto mais maleável for um metal, mais fina a chapa que dele pode ser obtida

Metais em ordem decrescente de maleabilidade: Au – Ag – Cu – Al – Sn – Pt – Pb – Na – Fe – Ni ...

DutilidadePropriedade que tem o material de sofrer deformação permanente por tração, sem que ocorra a sua rupturaA dutilidade é medida pelo alongamento percentual de

ruptura:

Metais em ordem decrescente de dutilidade:Au – Ag – Pt - Fe – Ni – Cu – Al – Zn – Sn - Pb ...

100xl

llr −=δ

Material dútil: δ > 5% em um corpo de prova de l = 2” (50,8 mm)

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FragilidadePropriedade que tem o material de, a frio ou a quente,

não se deixar deformar sem que ocorra a ruptura

Varia diretamente com o abaixamento da temperatura

Os materiais frágeis têm baixa resistência ao choque

Material frágil: δ ≤ 5% em um corpo de prova de l = 2” (50,8 mm)

TenacidadePropriedade que tem o material de absorver energia,

antes da ruptura, quer por solicitações estáticas repetidas ou dinâmicas

A resistência ao choque, medida pelos testes de Charpy e de Izod, dá uma idéia da medida da

tenacidadeForjabilidade

Propriedade que tem o material de se deixar deformar tomando formas diversas, em geral a

quente e sucessivas, mediante forças de compressão ou por choque (martelo, prensas ...)

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MoldabilidadePropriedade que tem o material de se adaptar à

forma do molde, quando fundido

CondutibilidadePropriedade que tem o material de conduzir energia

calorífica (condutibilidade térmica) ou elétrica (condutibilidade elétrica)

PlasticidadePropriedade que tem o material de se deixar deformar

facilmente sem ruptura, a frioMateriais mais plásticos, em ordem decrescente:

Pb – Zn – Sn – Cu (puro) – Fe – Al (puro) ...

UsinabilidadeMaior ou menor capacidade que tem o material ao

arrancamento de cavaco por ferramenta de corteÉ apreciada segundo 3 critérios:

(A) Vida da ferramenta(B) Esforço consumido durante o arrancamento

(C) Acabamento superficial obtido

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Usura ou AbrasãoResistência que o material oferece ao desgaste por atrito

DilatabilidadePropriedade que têm os materiais de aumentar suas dimensões

sob a ação do calorEssa propriedade é muito aproveitada em montagens fretadas

(as peças encontram-se em temperaturas diferentes, como rolamentos, etc.)

RigidezCapacidade que tem o material de resistir às deformações, a

frio ou a quenteÉ medida pelo módulo de elasticidade do material

Classificação dos materiais

Materiais metálicos

Materiais não-metálicos

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Materiais metálicos

Ferrosos

(ligas Fe-C)Não-ferrosos

Materiais metálicos ferrosos (ligas Fe-C)

Aços Ferros fundidos

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AçosDef.: Toda liga Fe-C com teor de C de no máximo 2 % (ABNT)

Os aços são extensamente utilizados na indústria como material estrutural

Classificação (ABNT):Aços doces (até 0,3 %C) – são os maior campo de aplicação: estamparia (portas de geladeiras, antigos pára-lamas de automóveis), concreto armado,

perfilados, tubos, etc.Aços meio-doces (de 0,3 a 0,4 %C) – elementos de máquinas, peças

forjadas, trilhos, bigornas, martelos, alicates, etc.Aços meio-duros (de 0,4 a 0,6 %C) – mesmas aplicações dos aços meio-

docesAços duros (de 0,6 a 0,7 %C) - fabricação de engrenagens e esteiras

para tratores, ferramentas de corte para máquinas operatrizes, etc. Aços muito duros (de 0,7 a 0,85 %C) – mesmas aplicações dos aços durosAços extra-duros (mais de 0,85 %C) – mesmas aplicações dos aços duros

Ferros fundidosDef.: são essencialmente ligas ternárias (Fe-C-Si), com C superior a 1,7%

ClassificaçãoFerros fundidos cinzentos: aqueles em que o C está livre sob forma de

grafitaÉ o produto siderúrgico de mais baixo preço

Apresenta fácil fusão e moldagem, boa resistência mecânica, excelente usinabilidade, boa resistência ao desgaste, excelente lubrificação a seco e

boa capacidade de amortecimento de vibraçõesEmpregado largamente em carcaças de motores, sapatas de freios,

cilindros para freios, máquinas operatrizes, polias, rotores para motores navais, etc.

Ferros fundidos brancos: aqueles em que o C está totalmente (ou quase) ligado ao ferro sob forma de cementita. Apresenta alta fragilidade, alta

dureza, baixa usinabilidade, elevada resistência ao desgasteEmpregado em laminadores, sapatas de freios de locomotivas e vagões

ferroviários, etc.

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Cobre e

suas ligas

Latões (Cu + Zn)

Bronzes (Cu + Sn)

Outras ligas

Alumínio e suas ligas

Duralumínio (Al+Cu+Mg+Mn)

Outras ligas

Chumbo, Estanho, Zinco, Níquel, Magnésio, Titânio, etc., e ligas

Materiais metálicos não-ferrosos

Cobre e suas ligasO cobre

É o elemento metálico mais antigo – Egito: obras com mais de 5000 anos

Principal minério: calcopirita

Disputa com o Alumínio o 20 lugar em importância, após o Fe

Características importantes do ponto de vista industrial e aplicações:

Elevada condutibilidade elétrica (condutores elétricos)

Elevada condutibilidade térmica (trocadores de calor)

Plasticidade alta (chapas, tubos, rebites, perfís, etc.)

Maleabilidade elevada a frio (chapas, tubos, rebites, perfís, etc.)

Dutilidade elevada a frio (fios)

Baixa resistência mecânica

Boa resistência à corrosão

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Propriedades dos latões:

Boa resistência mecânica

Excelente usinabilidade

Excelente moldabilidade

Boa plasticidade

Boa maleabilidade

Boa dutilidade

Baixa condutibilidade elétrica

Boa resistência à corrosão

Latões (Cu + Zn)

Bronzes (Cu + Sn)

Propriedades dos bronzes:

Boa resistência mecânica (superior à do latão)

Excelente usinabilidade

Excelente moldabilidade

Boa plasticidade

Boa maleabilidade

Boa dutilidade

Baixa condutibilidade elétrica

Boa resistência à corrosão (superior à do latão)

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Alumínio e suas ligasPropriedades das ligas:

Leveza (principal característica)

Boa resistência mecânica (superior à do latão)

Excelente usinabilidade

Excelente moldabilidade

Boa plasticidade

Boa maleabilidade

Boa dutilidade

Boas condutibilidades elétrica e térmica

Muito boa resistência à corrosão

Materiais não-metálicosOs de maior interesse industrial são os plásticos

Plástico: material obtido pela polimerização de substâncias orgânicasPolimerização: processo de união de duas ou mais substâncias iguais ou

diferentes, por condensação (eliminação de água)

As substâncias são os monômeros, o resultado é o polímero

Exemplo:polimerização do

etileno (polietileno):

A ligação dupla original do monômero etileno (C2H4) é quebrada para formar ligações simples e, portanto, adjacentes

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Leveza

Alta usinabilidade

Colorações variadas e agradáveis

Isolantes térmicos e elétricos

Não corrosíveis

Elevada resistência à tração (alguns até superiores à do aço)

Propriedades