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8/19/2019 Introdução à Tecnologia Dos Materiais
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IntroduçãoIntrodução àà tecnologiatecnologiados materiaisdos materiais
Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng
E-mail: [email protected]
ProPro In I In I
Instituto Federal de Santa CatarinaCampus de FlorianópolisDepartamento Acadêmico de Metal-MecânicaCurso Tcnico de Mecânica Industrial ! "roIn II
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
)*)* "roporcionar ao aluno uma idia inicial da"roporcionar ao aluno uma idia inicial daimportância dos materiais para o desen(ol(imentoimportância dos materiais para o desen(ol(imento
da Ciência e Tecnologiada Ciência e Tecnologia
+,eti(os da unidade curricular.+,eti(os da unidade curricular.
/*/* Con0ecer os principais Materiais1 suasCon0ecer os principais Materiais1 suaspropriedades e aplicaç2es (isando a especi#icaçãopropriedades e aplicaç2es (isando a especi#icaçãode materiaisde materiais
3*3* Introdu'ir uma srie de conceitos ,4sicosIntrodu'ir uma srie de conceitos ,4sicosrelacionados à estrutura1 propriedades e aplicaçãorelacionados à estrutura1 propriedades e aplicaçãodos Materiaisdos Materiais
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais
)*)* IntroduçãoIntrodução
3*3* "rocessos de o,tenção de ligas met4licas #errosas"rocessos de o,tenção de ligas met4licas #errosas
/*/* 5igas met4licas #errosas5igas met4licas #errosas6*6* Diagrams de e&uil7,rioDiagrams de e&uil7,rio
8*8* Cur(as TTTCur(as TTT
9*9* Tratamentos trmicosTratamentos trmicos
:*:* ;nsaios Mecânicos;nsaios Mecânicos
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
+ &ue um material>+ &ue um material>
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
+ &ue um material>+ &ue um material>
?m material nada mais &ue?m material nada mais &ue
um @amontoado de 4tomosum @amontoado de 4tomos
;Bemplo de um;Bemplo de ummaterialmaterial
e&uisitos ,4sicose&uisitos ,4sicospara @ser um materialpara @ser um material
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
tomostomos
São os @ingredientes dos materiaisSão os @ingredientes dos materiais
FeFe
EE
CaCa
MoMo
ii
AuAu
AgAg
GG
%%
""
++
CC
SiSi
AlAlSS
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
tomos - Classi#icaçãotomos - Classi#icação
- MetaisMetais
- Semi-metaisSemi-metais
- ão metaisão metais
- Hases no,resHases no,restomos met4licostomos met4licos
Semi-metaisSemi-metais
ão metaisão metaisHases no,resHases no,res
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Como os 4tomos se unem>Como os 4tomos se unem>
5igação &u7mica5igação &u7mica
Força de atração interatmica &ue #a' comForça de atração interatmica &ue #a' com&ue os 4tomos permaneçam unidos&ue os 4tomos permaneçam unidos
tomos unidos pelatomos unidos pela
#orça de ligação#orça de ligação
Sem ligaçãoSem ligação
MaterialMaterial
tomostomosindi(iduaisindi(iduais
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Como os 4tomos se unem>Como os 4tomos se unem>
5igação &u7mica5igação &u7mica
5igação Forte5igação Forte 5igação Fraca5igação Fraca
• 5igação Inica5igação Inica J/6K-
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
;(olução do uso dos materiais;(olução do uso dos materiais
Q)K$KKK a$C$Q)K$KKK a$C$
"ele de animais e madeira"ele de animais e madeira
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
;(olução do uso dos materiais;(olução do uso dos materiais
)K$KKK a$C$)K$KKK a$C$ 8$KKK a$C$8$KKK a$C$ 3$KKK a$C$3$KKK a$C$
5ança de pedra5ança de pedra CerâmicaCerâmica =ron'e=ron'e
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
;(olução do uso dos materiais;(olução do uso dos materiais
)$KKK a$C$)$KKK a$C$ Sc RIRSc RIR
AçoAço Alum7nioAlum7nio TitânioTitânio
Sc RIRSc RIR
# C" # % i C " ti
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
;(olução do uso dos materiais;(olução do uso dos materiais
Sc RRSc RR
Super ligas de iSuper ligas de i
Sc RRSc RR
CerâmicasCerâmicasde ;ngen0ariade ;ngen0aria
Sc RRISc RRI
anotecnologiaanotecnologia
" # % i C " ti" # % i C " ti
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Disponi,ilidade dos materiaisDisponi,ilidade dos materiais
Fonte. "ADI5%A1 F$ Materiais de ;ngen0aria. Microestrutura e propriedades1 %emmus. Curiti,a J3KKK*Fonte. "ADI5%A1 F$ Materiais de ;ngen0aria. Microestrutura e propriedades1 %emmus. Curiti,a J3KKK*
" # % i C " ti" # % i C " ti
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais
;lementos;lementos&u7micos&u7micospresentespresentesna crostana crostaterrestreterrestre
Disponi,ilidade dos materiaisDisponi,ilidade dos materiais
"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais
Tradicionalmente os materiais podem ser classi#icadosTradicionalmente os materiais podem ser classi#icadosem 6 grupos ,4sicos.em 6 grupos ,4sicos.
Cerâmicos
Met4licos "olimricos
Compósitos
Embalagem Tetra Pak
F i b r a d e v i d r o
B r o c
a s d e “
i d i a !
"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Classi#icação ! tomos B MateriaisClassi#icação ! tomos B Materiais
tomostomos MateriaisMateriais
• MetaisMetais
• ão Metaisão Metais
• Semi-metaisSemi-metais• Hases no,resHases no,res
• Met4licosMet4licos
• CerâmicosCerâmicos
• "olimricos"olimricos• CompósitosCompósitos
"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Materiais Met4licosMateriais Met4licosCaracter7sticas HeraisCaracter7sticas Herais
• "ossuem ,ril0o"ossuem ,ril0o
• =oa conduti(idade trmica=oa conduti(idade trmicae eltricae eltrica
• =oa malea,ilidade=oa malea,ilidade
• "onto de #usão mdio"onto de #usão mdio
• Dure'a mdiaDure'a mdia• =oa tenacidade=oa tenacidade
• ;m geral1 resistência à;m geral1 resistência àcorrosão ruimcorrosão ruim
• ;m geral1 densidade alta;m geral1 densidade alta
"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Materiais Met4licosMateriais Met4licosTiposTipos
• Metais FerrososMetais Ferrosos
• Metais le(esMetais le(es
• Metais de ,aiBo ponto deMetais de ,aiBo ponto de#usão#usão
• Metais no,resMetais no,res
• Metais re#rat4riosMetais re#rat4rios
• Metais resistêntes àMetais resistêntes àcorrosãocorrosão
;Bemplos;Bemplos
• Aço1 Ferro #undidoAço1 Ferro #undido
• Alum7nio1 Titânio1 =er7lioAlum7nio1 Titânio1 =er7lio
• C0um,o1 ;stan0o1 incoC0um,o1 ;stan0o1 inco
• +uro1 "rata1 "latina+uro1 "rata1 "latina
• Tungstênio1 Moli,dênioTungstênio1 Moli,dênio
• Co,re1 5atão1 =ron'e1Co,re1 5atão1 =ron'e17&uel7&uel
"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Materiais CerâmicosMateriais CerâmicosCaracter7sticas HeraisCaracter7sticas Herais
• ;m geral opacos mas;m geral opacos maspodem ser transparentespodem ser transparentes
• =ons isolantes trmicos e=ons isolantes trmicos eeltricoseltricos
• Fr4geisFr4geis
• Dure'a ele(adaDure'a ele(ada• "onto de #usão ele(ado"onto de #usão ele(ado
• Malea,ilidade ruimMalea,ilidade ruim
• =oa resistência à corrosão=oa resistência à corrosão
• Densidade mdiaDensidade mdia
ALUMINA
"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro# %enri&ue Ce'ar "a(anati
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Materiais CerâmicosMateriais CerâmicosTiposTipos
• Cerâmica TradicionalCerâmica Tradicional
• Cerâmica A(ançadaCerâmica A(ançada
• e(estimento Cerâmicoe(estimento Cerâmico
;Bemplos;Bemplos
• Tiolo1 a'uleo1 porcelana1Tiolo1 a'uleo1 porcelana1
(idro(idro• Diamante1 óBido deDiamante1 óBido de
'ircnio1 óBido de alum7nio1'ircnio1 óBido de alum7nio1Car,oneto de sil7cioCar,oneto de sil7cio
• D5C1 itretos de #erro1D5C1 itretos de #erro1,oretos de #erro etc$$,oretos de #erro etc$$
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Materiais "olimricosMateriais "olimricosCaracter7sticas HeraisCaracter7sticas Herais
• ;m geral opacos mas;m geral opacos mas
podem ser transparentespodem ser transparentes• =ons isolantes trmicos e=ons isolantes trmicos e
eltricoseltricos
• =oa plasticidade e=oa plasticidade eelasticidadeelasticidade
• =aiBa dure'a=aiBa dure'a• =aiBo ponto de #usão=aiBo ponto de #usão
• esistência à corrosãoesistência à corrosãomdiamdia
• =aiBa densidade=aiBa densidade
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Materiais "olimricosMateriais "olimricosTiposTipos
• aturaisaturais
• SintticosSintticos
;Bemplos;Bemplos
• 5ateB1 pele1 DA1 glicose15ateB1 pele1 DA1 glicose1
celulose1 madeira1 un0a1celulose1 madeira1 un0a1c0i#re1 ca,eloc0i#re1 ca,elo
• Acr7lico1 isopor1 "EC1Acr7lico1 isopor1 "EC1"olicar,onato1 4ilon"olicar,onato1 4ilon
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Materiais CompósitosMateriais CompósitosCaracter7sticas HeraisCaracter7sticas Herais
• São materiais produ'idosSão materiais produ'idosde modo a se o,ter umade modo a se o,ter umaotimi'ação de propriedadesotimi'ação de propriedades
• Tem-se propriedades &ueTem-se propriedades &uenão se consegue numnão se consegue num
nico material1 ou &ue seanico material1 ou &ue seaeconomicamente maiseconomicamente mais(antaoso(antaoso
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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&&
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Materiais CompósitosMateriais CompósitosTiposTipos
• Mesma classeMesma classe
• Classes distintasClasses distintas
;Bemplos;Bemplos
• Fol0a de #landres1 açosFol0a de #landres1 aços
gal(ani'adosgal(ani'ados• "neu1 em,alagem tetrapaL1"neu1 em,alagem tetrapaL1
#i,ra de car,ono1 #i,ra de#i,ra de car,ono1 #i,ra de(idro1 #io condutor de(idro1 #io condutor deeletricidade com isolanteeletricidade com isolante
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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&
Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriaisArranos AtmicosArranos Atmicos
;struturas Moleculares;struturas Moleculares ;struturas Cristalinas;struturas Cristalinas ;struturas Amor#as;struturas Amor#as
Metano JC%Metano JC%66**
gua J%gua J%33K*K*
Diamante JC*Diamante JC*
C
Diamante JC*Diamante JC*
Hra#ita JC*Hra#ita JC* Eidros JSi+Eidros JSi+331 C$$$*1 C$$$*
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais;strutura cristalina do Ferro;strutura cristalina do Ferro
"olimor#ismo do Ferro"olimor#ismo do Ferro
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais;strutura cristalina do Ferro;strutura cristalina do Ferro
Ferro al#aNdelta JFe-Ferro al#aNdelta JFe-
e Fe-e Fe-
* ! C,ico de C+"+* ! C,ico de C+"+
centrado JCCC*centrado JCCC*
1/8 de átomo
1 átomo inteiro Clula unit4riaClula unit4ria
Numa célula unitária temos: 1 atomo + 8(1/8) = 2 átomos
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais;strutura cristalina do Ferro;strutura cristalina do Ferro
Ferro gama JFe-Ferro gama JFe-γ
* ! C,ico de* ! C,ico de FAC;FAC; centrada JCFC*centrada JCFC*
1/8 de átomo
1/2 átomo Clula unit4riaClula unit4ria
Numa célula unitária temos: 6(1/2) átomo + 8(1/8) = 4 átomos
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
-
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais;strutura cristalina do Ferro - omenclatura;strutura cristalina do Ferro - omenclatura
Ferro al#a ou deltaFerro al#a ou deltaFe -Fe - ou Fe -ou Fe -
Ferro JCCC*Ferro JCCC*F;ITAF;ITA
Ferro gamaFerro gama
Fe -Fe - γFerro JCFC*Ferro JCFC*A?ST;ITAA?ST;ITA
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
-
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
Ea'iosEa'ios
Introdução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais
De#eitos da rede cristalinaDe#eitos da rede cristalina
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
-
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
tomotomointersticialintersticial
Introdução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais
De#eitos da rede cristalinaDe#eitos da rede cristalina
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais;strutura real do #erro;strutura real do #erro
De#eitos da rede cristalinaDe#eitos da rede cristalina
DiscordânciasDiscordâncias
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais
De#eitos da rede cristalinaDe#eitos da rede cristalina
ContornosContornosde grãode grão
"#$ %andbook &ol ' ()**+,
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
-
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
sol(entesol(ente solutosoluto
a*a* Solução sólida su,stitucionalSolução sólida su,stitucional
os 4tomos dos elementosos 4tomos dos elementos&u7micos minorit4rios Jdo&u7micos minorit4rios Jdo
elemento de liga* ocupamelemento de liga* ocupam
posiç2es regulares da redeposiç2es regulares da rede
cristalina do elementocristalina do elemento
,* Solução sólida intersticial,* Solução sólida intersticial
os elementos em soluçãoos elementos em soluçãoocupam os interst7cios daocupam os interst7cios da
rede cristalina do elementorede cristalina do elemento
maorit4riomaorit4rio
%4 dois tipos de soluç2es sólidas.%4 dois tipos de soluç2es sólidas.
Introdução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais
,* Distorção da rede cristalinapor 4tomos em solução sólida.4tomo maior Jamarelo* e 4tomomenor J(ermel0o*
Introdução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais
Distorç2es causadas por soluç2es sólidas.Distorç2es causadas por soluç2es sólidas.
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriaisIntrodução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais"ropriedades mecânicas"ropriedades mecânicas
)$)$ esistência MecânicaUesistência MecânicaU
3$3$ ;lasticidadeU;lasticidadeU/$/$ Ductilidade J"lasticidade*UDuctilidade J"lasticidade*U
6$6$ Dure'aUDure'aU
8$8$ Tenacidade$Tenacidade$
"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati"ro#$ %enri&ue Ce'ar "a(anati
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Introdução à tecnologia dosIntrodução à tecnologia dosmateriaismateriais"ropriedades tecnológicas"ropriedades tecnológicas
)$)$ ?sina,ilidade?sina,ilidade
3$3$ Con#orma,ilidadeCon#orma,ilidade
/$/$ Tempera,ilidadeTempera,ilidade
6$6$ Solda,ilidadeSolda,ilidade
8$8$ Sintera,ilidadeSintera,ilidade
Introdução a tecnologia dosIntrodução a tecnologia dosmateriaismateriais