Ciências dos MAterias - Ligas Não Ferrosas

LIGAS DE ALUMÍNIO

Tratamento de endurecimento
por

precipitação, ou
envelhecimento

NOMENCLATURA DAS LIGAS DE SUFIXOS
ALUMÍNIO (ALUMINIUM ASSOCIATION)
• Uma letra seguida de um ou mais
LIGAS DE TRABALHO MECÂNICO algarismos,definindo a condição final

• Consiste em 4 dígitos. O primeiro • F – sem controle, como fabricado
define o principal elemento de liga • W – tratamento de dissolução
•1xxx – Alumínio puro (99%) • O – recozido (trab. mecânico)
•2xxx – Ligas com Cu • Hxy– deformado a frio (idem) x=1–
•3xxx – Ligas com Mn
•4xxx – Ligas com Si deformação a frio simples x=2–
•5xxx – Ligas com Mg parcialmente recozido x=3–
•6xxx – Ligas com Mg e Si estabilizado por trat. térmico a
•7xxx – Ligas com Zn baixa temperatura
•8xxx – Outros elementos (Li...) y=8,6,4 ou 2–total. endurecido,
3/4, ½ ou ¼ endurecido
LIGAS DE FUNDIÇÃO • Twz – tratado termicamente
1-Envelhecido naturalmente
• Consiste em 4 dígitos. O primeiro
define o principal elemento de liga 2-Recozido (fundição apenas)
•1xx.x – Alumínio puro (99,5%) 3-Dissolução e def. a frio
•2xx.x – Ligas com Cu 4- Dissolução e envelhec. natural
•3xx.x – Ligas com Si+Cu ou Mg 5-Envelhecido em forno
•4xx.x – Ligas com Si 6-Dissolução e envelhec. forno
•5xx.x – Ligas com Mg 7-Dissolução e estabilização
•7xx.x – Ligas com Zn 8-Dissolução, def. frio e envelhec.
•8xx.x – Ligas com Sn em forno
9- Dissolução, envelhec. forno e
def. a frio...

LIGAS DE ALUMÍNIO

LIGAS DE ALUMÍNIO

Resist. Propriedades mecânicas
corrosão
AA Maquin. UNS Composição Condição Rot. (MPa) Ced.(MPa) Ext.Rot(%) Aplicações/Características
Soldabil.
1100
LIGAS DE TRABALHO MECÂNICO - NÃO TRATÁVEIS
3003
A C-D A A91100 0.12Cu Recozido(O) 90 35 35-45 Alimentos, produtos químicos,
5052
permutadores de calor, reflectores
2024
6061 de luz
7075
A C-D A A93003 0.12Cu, Recozido(O) 110 40 30-40 Utensílios culinários, reservatórios
295.0
356.0 1.2Mn,0.1Zn de pressão e tubagens, latas de

2090 bebidas
8090
A C-D A A95052 2.5Mg, 0.25Cr Def. Frio (H32) 230 195 12-18 Tubagens de óleo e combustível

em aeronaves, tanques de

combustível, rebites, arame

LIGAS DE TRABALHO MECÂNICO - TRATÁVEIS TERMICAMENTE

C B-C B-C A92024 4,4Cu, 1.5Mg, Tratado 470 325 20 Estruturas aeronauticas, rebites,

0.6Mn termic. (T4) jantes de camião, parafusos

B C-D A A96061 1.0Mg, 0.6Si, Tratado 240 145 22-25 Camiões, canoas, automóveis,

0.3Cu termic. (T4) mobiliário, tubagens

C B-D D A97075 5.6Zn,2.5Mg, Tratado 570 505 11 Estruturas aeronauticas e outras

1.6Cu,0.23Cr termic. (T6) de elevado carregamento

LIGAS DE FUNDIÇÃO - TRATÁVEIS TERMICAMENTE

A02950 4.5Cu, 1.1Si Tratado 221 110 8,5 Volantes, jantes de camiões e

termic. (T4) aviões, carters

A03560 7.0Si, 0.3Mg Tratado 228 164 3,5 Caixas de transmissão, blocos de

termic. (T6) motor

LIGAS DE LÍTIO

--- 2.7Cu,0.25Mg Trat. termic. e 455 455 5 Estruturas aeronauticas e de

2.25Li,0.12Zr def. frio (T83) tanques criogénicos

--- 1.3Cu,0.95Mg Trat. termic. e 465 360 --- Estruturas aeronauticas e outras

2.0Li,0.1Zr def. frio (T651) de elevado carregamento

A= Excelente, D= fraco

LIGAS DE MAGNÉSIO

GENERALIDADES PROPRIEDADES

• Mais leve dos metais estruturais • Alta resistência específica
• 3º metal mais abundante na crusta • Baixa ductilidade
• Competidor ligas de Al e das de Cu • Baixo ponto de fusão=>fundição
• Processamento caro • Boa maquinabilidade alta velocidade
• Fraco em estado puro, bom quando • Soldável
• Boa resistência à corrosão
forma ligas com Al, Zn, Mn, Th, Ce... • Boa resistência à fadiga
• Alta resistência ao impacto
APLICAÇÕES • Inflamável – cuidado na maquinação

• 50% - elemento de liga no Alumínio TRATAMENTOS
• 21% - Ligas de Magnésio
• 12% - desulfurante e desoxidante • Endurecimento por precipitação
• Quase todas de peças fundidas • Recozimentos
• Blocos de motor, volantes, apoios de • Endurec. por deformação plástica

assento, coluna de direcção possível, mas em pequeno grau
• Raquetes, patins, tacos de golf,

bastões de baseball, bicicletas
• Componentes vários de aviação
• Ânodo de sacrifício de navios

LIGAS DE MAGNÉSIO

(MAGNESIUM ASSOCIATION, USA)

NOMENCLATURA LETRAS E ELEMENTOS DE LIGA

(MAGNESIUM ASSOCIATION, USA) Alumínio – A Manganês – M
Bismuto – B Níquel – N
• 2 letras indicando os dois principais Cobre – C Chumbo – P
elementos de liga (ord. crescente) Cádmio – D Prata – Q
Terra rara – E Crómio – R
• 2 ou 3 algarismos indicando as Ferro – F Silício – S
percentagens x10 Tório – H Estanho – T
Zircónio – K Zinco – Z
• 1 letra indica ordem standardização Berílio – L
• Sufixos semelhantes às ligas de Al
SOBRE OS ELEMENTOS DE LIGA
SISTEMAS BINÁRIOS PRINCIPAIS •Aumento de resistência sempre por
solução sólida
• Mg – Al •Independente/ dos elementos de liga, os
•Mg-Al-Mn - AMxx diagramas de fases são idênticos
•Mg-Al-Zn - AZxx •Adição de Al seguido de endurec.
precipitação - aumento de resist.
• Mg – Zn •Refinar o tamanho de grão – Zr
•Mg-Zn-Zr - ZKxx •Aumento de resist. corrosão – Mn
•Mg-Zn-Th - ZHxx •Aumento resist. mecânica e fluência –
Th, Ce
• Mg – Terra rara
•Mg-t.r.-Zr - EKxx
•Mg-t.r.-Zn - EZxx

• Mg – Th
•Mg-Th-Zr - HKxx
•Mg-Th-Zn - HZxx

LIGAS DE MAGNÉSIO

Propriedades mecânicas

ASTM UNS Composição Condição Rot. (MPa) Ced.(MPa) Ext.Rot(%) Aplicações/Características

AZ80A M11800 8.5Al, 0.5Zn, LIGAS DE TRABALHO MECÂNICO
HK31A M13310 0.12Mn
340 250 11 Elementos estruturais, peças
ZK60A M16600 3.0Th, 0.6Zr
forjadas
AM60A M10600 5.5Zn, 0.45Zr
EZ33A M12330 Def. frio e 255 200 9 Elementos estruturais com
AZ91A M11910 6.0Al, 0.13Mn
2.7Zn, 0.6Zr, parcialmente boa resistência até 315ºC
3.3Terr. raras
recozido
9.0Al,
0.13Mn,0.7Zn Envelhecido 350 285 11 Peças forjadas de grande

artificialmente resistência para aeronaves

LIGAS DE FUNDIÇÃO

220 130 6 Jantes de automóveis

Envelhecido 160 110 3 Peças fundidas para

artificialmente utilização até 260ºC

230 150 3 Peças para automóveis, corta-

relva e malas de viagem

LIGAS DE MAGNÉSIO

Porsche 917 com estrutura tubular em Magnésio – poupança de 15kg em relação ao Al

LIGAS DE TITÂNIO

GENERALIDADES PROPRIEDADES

• Metal mais recente (a partir de ’50) • Baixa densidade (4.5ton/m3)
• Abundante – custo elevado de proc. • Alto ponto de fusão (1668ºC)
• Possui uma transformação alotrópica • Grande resistência mecânica
• Grande resistência específica
Fase a880ºCFase b • Excelente resistência corrosão
• Fase a – HC – pouco dúctil
• Fase b – CCC – muito dúctil abaixo de 550ºC
• Formação ligas afecta significativa/ • Acima de 550ºC tem baixa resist

as propriedades (Temp. de transf. corrosão e à fluência
alotrópica, endurecimento por
solução sólida) APLICAÇÕES
• Ligas com Al, Sn, V, Mo, Nb, Mn, Cr,
Fe, Co, Ta •Devido à grande resist. específica:
• Aeronáutica e aeroespacial
TRATAMENTOS • Motores a jacto (estrut. e compon.)
• Pás e discos de turbinas
• Recozimentos • Viaturas competição e artigos
• Algumas ligas permitem tratamento desportivos em geral

térmico de envelhecimento •Devido à grande resist. corrosão:
• Processamento químico
• Submersíveis
• Implantes biomédicos
• Permutadores de calor

LIGAS DE TITÂNIO

Ti puro •Excelente resistência à corrosão
•Alguma ductilidade (apesar de ser HC)
•Baixa resistência mecânica

Ligas a •Ligas não endurecem por T.T. – endurecimento por solução sólida
•Al principal elemento de liga – até 5~6%
Al,O,N,H,Ga •Resistência moderada a alta temperatura
•Boas tenacidade, resistencia fluência, soldabilidade
Ligas quase a •Alguma fase b numa microestrutura essencialmente a
•Adiciona-se Sn e Zr para manter a resistência diminuindo o Al
V,Mo (peq.quant.) •Altas resistência mecânica, tenacidade, resistência fluência,
soldabilidade
Ligas a- b •Resistência aumentada com envelhecimento (=> menor resistência
corrosão)
(ou duplex)
•Balanço conveniente de elementos => Microestrutura bifásica
•Os tratamentos térmicos controlam microestrutura e propriedades

Ligas b •Grande adição de V e Mo => b à temp ambiente (não é usual)
•Estrutura b obtida com tratamento de envelhecimento
V,Mo,Nb,Cr,Fe,Ta •Grande ductilidade – fácil deformação a frio
•São soldáveis
•Ligas mais pesadas

LIGAS DE TITÂNIO

LIGAS DE TITÂNIO

Propriedades mecânicas

Tipo de Comum Rotura Cedênci Extensão

liga (UNS) Composição Condição (MPa) a (MPa) Rot. (%) Aplicações/Características

Comercial/ (R50500) 99.1Ti Recozido 517 448 25 Blindagem de motores jacto, Cascas
Puro 862 807 de aeronaves, equipamento resist à
1000 951 corrosão em navios e ind química
a Ti-5Al- 5.0Al, 2.5Sn Recozido
Quase a 2.5Sn 16 Caixas de turbinas de gás,
(R54520) 8.0Al, 1.0Mo, Recozido equipamento químico com resistência
a- b 1.0V (duplex) mecânica até 480ºC
Ti-8Al- Recozido
1Mo-1V 6.0Al, 4.0V 15 Peças forjadas para motores a jacto
(R54810) (discos de compressor, cubos, etc)

Ti-6Al-4V 993 924 14 Implantes de elevada resistência,
(R56400) processamento químico, componentes
estruturais de aeronaves
a- b Ti-6Al-6V- 6.0Al, 2.0Sn, Recozido 1069 1000
b 14 Componentes estruturais de alta
2Sn 6.0V, 0.75Cu Dissolução e resistência em aeronaves
envelhec.
(R56620)

Ti-10V- 10.0V, 2.0Fe, 1276 1200 10 Melhor combinação de resistência e
ductilidade, aplicações com uniformi.
2Fe-3Al 3.0Al de propriedades em toda a peça,
componentes estruturais de aeronaves

LIGAS DE BERÍLIO

GENERALIDADES PROPRIEDADES

• Material de grandes contrastes • Alta rigidez estado puro (303GPa)
• Extremamente reactivo e sensível a • Rigidez específica superior ao Al, Mg

impurezas e Ti
• Grande afinidade com o Oxigénio, • Temperatura fusão próxima do aço
• Ausência de ductilidade à T. amb
formando BeO tóxico • Grande ductilidade a 400ºC (50%)
• Custo elevado • Fraca soldabilidade
• Única liga com aplicação comercial é • Maquinagem difícil
• Excelente estabilidade dimensional
a liga Lockalloy (62Be-38Al)

TRATAMENTOS APLICAÇÕES

• Como praticamente não forma ligas • Be puro é usado em armamento,
também não pode sofrer tratamentos pontas de mísseis, tubagens
térmicos estruturais, componentes ópticos e
instrumentos de precisão
• A sua fraca ductilidade não permite o
encruamento, logo também não • Ligado com Al, é usado em aviónica
necessita de recozimentos aeronaves e satélites e maxilas de
travão em automóveis de compet.

LIGAS DE BERÍLIO

Componentes Impurezas, max (ppm) Propriedades mecânicas

Rotura Ceden. Ext.Rot

Grau Be,min BeO,max Al C Fe Mg Si Outros (MPa) (MPa) (%) Aplicações/Características

GRAUS ESTRUTURAIS

S-65B 99,0 0,7 600 1000 800 600 600 400 290 207 3

S-200F 98,5 1,5 1000 1500 1300 800 600 400 325 240 2 Pode ser usado até 600ºC, possuindo

cedência a 100MPa

GRAUS DE INSTRUMENTAÇÃO E ÓPTICA

I-70A 99,0 0,7 700 700 1000 700 700 400 Instrumentação óptica de satélites

0-50 99,0 0,5 700 700 1000 700 700 400 Instrumentação óptica por infra-
I-220B 98,0 2,2 1000 1500 1500 800 800 400 vermelhos de satélites GPS
I-400B 94,0 4,3 1600 2500 2500 800 800 400
Desenvolvidos para aplicação a
sistemas de elevada precisão

geométrica e grande resistência à
deformação plástica.

OUTRAS LIGAS

E Dens. Rotura Ceden. Ext.Rot
(GPa) (ton/m^3 ) (MPa) (MPa)
Liga Be Al (%) Aplicações/Características
Lockalloy 62 200 2,1 380 290
38 5-7 Aviónica, aeronaves e satélites,

maxilas de travão em automóveis de
competição

LIGAS DE BERÍLIO

METAIS NÃO-FERROSOS

INTRODUÇÃO

Metais não-ferrosos, são aqueles que não possuem o elemento ferro como
elemento de liga, tais como o alumínio e suas ligas, o cobre e suas ligas, o
titânio e suas ligas, o níquel e suas ligas, assim por diante. Os não-ferrosos têm
propriedades peculiares a cada tipo de material e normalmente o seu processo
de obtenção é mais complexo do que aquele dos metais ferrosos e por isso
normalmente são mais caros. Porém, quando certas características são
desejadas, o seu uso é essencial, por exemplo, o alumínio, para a aviação:
neste caso deseja-se resistência mecânica aliada à leveza, coisa que este
material atende em níveis relativamente económicos.

1. CORROSÃO

1.1. INTRODUÇÃO

Os fenómenos químicos são diferentes dos fenómenos físicos, porque o primeiro
é acompanhado da transformação dos metais em outras substâncias com
diferentes propriedades. Os metais a as suas ligas estão submetidos às trocas
químicas não somente em condições normais. Durante o aquecimento, ao se
trabalhar ou processar o material, na superfície do aço, por exemplo, forma-se
uma crosta. Este fenómeno é acompanhado da diminuição do peso da peça a
recebe o nome de perda por formação de óxidos.

A corrosão dos metais a suas ligas, e portanto a destruição destes sob o efeito
das condições atmosféricas, (ar, umidade etc.) e dos ambientes agressivos
como ácidos, soluções salinas etc., é um fenómeno químico que muito prejudica
a economia. Para proteger os metais a suas ligas contra a chamada corrosão
são estudadas procedimentos para propiciar ao usuário do metal um aumento
da vida útil das ferramentas, máquinas e estruturas.

1.2. MECANISMO DE CORROSÃO

De uma maneira geral, pode-se dizer que o mecanismo de corrosão é
electroquímico. A reacção básica é a remoção de partículas metálicas da
estrutura superficial do material, para o ambiente que envolve o metal.

Todos os metais e ligas estão sujeitos à corrosão. Não há nenhum material que
possa ser empregado em todas as aplicações. O ouro, por exemplo, conhecido
por sua excelente resistência à acção da atmosfera, será corroído se exposto ao
mercúrio à temperatura ambiente. Por outro lado, o ferro não é corroído pelo
mercúrio, mas oxida rapidamente em presença do ar atmosférico.

Grande parte das peças metálicas, de uma maneira ou de outra sofre
deterioração pelo uso, se expostos a ambientes oxidantes ou corrosivos. Como é
impraticável eliminar a corrosão, deve-se tentar o controle da mesma e não a
vã tentativa da eliminação da corrosão.

Corrosão pode ser definida como a deterioração que ocorre, quando um metal
reage com o meio ambiente. Alguns autores, como, por exemplo, Fontana e
Greene, preferem substituir a palavra metal por material (cerâmicos, plásticos,
borracha, tintas). Só se limita a expressão corrosão para metais, uma outra
definição de corrosão é a de que é o processo inverso ao da metalurgia
extractiva (já comentada nas aulas anteriores), na qual o metal é extraído de
seu minério (onde se encontra na forma de óxidos e outros compostos mais
complexos) e refinado para uso. Já a oxidação, refere-se mais aos processos de
corrosão superficiais, onde há a formação de óxidos na superfície das peças,
devido ao oxigénio presente no ambiente.

1.3. FORMAS DE CORROSÃO

Os vários tipos de corrosão estão listados abaixo, esquematicamente e se baseia
em um dos seguintes factores:

 Natureza do meio corrosivo: a corrosão pode ser húmida ou seca. Um
líquido ou umidade está presente no primeiro tipo e corrosão seca
geralmente implica em reacção com gases a altas temperaturas;

 Mecanismo de corrosão: se se trata de reacções químicas directas ou
reacções electroquímicas;

 Aspecto do metal corroído: corrosão uniforme ou localizada.

Fig. 01 - Tipos de corrosão

As maneiras de se evitar a corrosão, tem particularidades e diversos campos de
aplicação. Os meios básicos de protecção dos metais seguem os seguintes
procedimentos:

1 - Emprego de ligas resistentes à corrosão, como por exemplo, o emprego dos
aços inoxidáveis que são resistentes aos ácidos e ao calor.

2 - Aplicação por recobrimento metálico: como os latões, cromo, níquel, cádmio,
zinco, etc.

Os procedimentos de aplicação por recobrimento metálico são muitos diversos,
a os principais são:

 Imersão das peças em metal fundido, o qual recobre estas peças com uma
fina camada protectora.

 Pulverização, e portanto a aplicação na superfície da peça, de metal fundido,
pulverizando com uma pistola especial com um jacto de ar comprimido.

 Recobrimento galvânico, é o processo quando a peça é submersa em uma
solução aquosa de sal do metal protector, através do qual se deixa passar
uma corrente eléctrica.

3 - Aplicação de recobrimentos não-metálicos:

As aplicações de recobrimentos não-metálicos são as pinturas, esmaltes,
vernizes, graxas protectoras e oxidação que é a aplicação de camadas
protectoras de óxidos nas superfícies metálicas.

4 – Introdução de metais de liga

O processo de liga do metal, é a introdução dos elementos de liga, que elevam a
resistência do metal contra a corrosão. Esses elementos de liga introduzidos no
metal são o cromo, níquel etc. Ligando os diferentes metais, obtêm-se os aços
chamados de aços inoxidáveis e os aços cromo-níqueis que são resistentes aos
ácidos a ao calor.

Os meios de protecção dos metais contra a corrosão já mencionados, e outros
tantos processos existentes, não excluem a necessidade de tomar medidas
anticorrosivas, tais como o armazenamento dos metais em locais secos a
ventilados, o trato cuidadoso das partes das máquinas expostas ao tempo etc.
Todos os processos anticorrosivos aplicados aos metais a suas ligas, têm muita
importância para a durabilidade das peças, principalmente quando estas peças
trabalham em meios agressivos (alcalinos ou em sais), como é o caso das peças
dos navios, etc.

1.4. MATERIAIS RESISTENTES À CORROSÃO

Os materiais que são resistentes aos processos corrosivos e de oxidação, devem
ser analisados, conforme:

 Sua taxa de corrosão nas condições de trabalho
 Suas propriedades mecânicas e físicas
 A possibilidade de fabricação tais como soldagem, rebitamento, etc, sem

que
 isso favoreça a corrosão.
 Disponibilidade do material
 Custo do material

Listaremos a seguir alguns materiais metálicos notadamente resistentes à
corrosão:

 Aços inoxidáveis de vários tipos
 Os ferros fundidos apresentam boa resistência à corrosão atmosférica e à

corrosão por água doce, daí seu uso em encanamentos de água e gás.
 O cobre e suas ligas apresentam boa resistência à corrosão, aliados a

elevada condutividade eléctrica e térmica.

 O níquel e suas ligas, de custo muito elevado, também apresentam uma boa
resistência à corrosão, porém seu uso é limitado quando as aplicações
possam compensar o investimento realizado.

 O alumínio e suas ligas apresentam boa resistência à corrosão pois possuem
a capacidade de formar uma camada de óxido de alumínio que protege a
superfície da peça em muitos meios agressivos.

 O chumbo e suas ligas (especialmente as ligas chumbo-antimônio) têm sido
usadas ao longos séculos em encanamentos de água potável e em telhados
e, mais recentemente, no revestimento de cabos elétricos, demonstrando
uma excelente resistência à corrosão atmosférica e por diferentes tipos de
água.

 Titânio e suas ligas, também tornam-se resistentes aos processos de
corrosão pois o óxido que se forma em sua superfície é bastante
impermeável e protector, em muitos meios corrosivos.

1.5. GLOSSÁRIO

Ácidos – substâncias ricas

Ambientes oxidantes – ambiente propício à oxidação, por exemplo, ambiente
húmido.

Corrosão – Processo de formação de camada de óxido sobre a superfície da
peça.

Corrosão em ranhuras – corrosão devido a uma falha no sistema de protecção à
superfície do material, na forma de uma ranhura.

Corrosão galvânica – corrosão que ocorre quando dois metais diferentes em
contacto são expostos a uma solução condutora.

Corrosão intergranular – tipo de processo corrosivo que vem de dentro do
material,

Corrosão por erosão – tipo de corrosão onde acontece o arranque de material da
superfície.

Corrosão por pitting, significa pontos. Esta é uma corrosão cujo processo de
formação se dá pela formação de pontos de processos corrosivos grupados.

Corrosão por esfoliação – processo corrosivo onde a superfície da peça perde
camadas de material.

Corrosão sob tensão – processo de corrosão que atingem elementos que estão
sob a solicitação de cargas. Exemplo: pilares de estruturas.

Crosta – camada superficial.

Lixiviação selectiva – é a perda de um determinado material de uma liga. Por
exemplo, a perda do zinco na liga cobre-zinco.

Macroscópica – identificável a olho nú.

Microscópica – identificável pelo uso de lentes apropriadas.

Óxidos – elementos ligados ao oxigénio.

Soluções salinas – soluções ricas em sais, dos mais diversos tipos.

2. ALUMÍNIO

2.1. CARACTERÍSTICA DAS LIGAS DE ALUMÍNIO

Quando os componentes mecânicos necessitarem uma combinação entre
resistência mecânica, leveza, economia e resistência à corrosão, o alumínio a
suas ligas atendem a todas as especificações.

As ligas de alumínio da série 2XXX a 7XXX (ASTM ou ABNT), constituem um
grupo de ligas tratáveis termicamente que tem como componentes os
elementos cobre, magnésio, silício, manganês, individualmente ou formando
compostos que conferem determinadas características às ligas. As
características gerais desses grupos é que são favoráveis aos processos de
fabricação mecânica em geral, estampabilidade e bom acabamento, além de
serem resistentes à corrosão. Algumas ligas recebem adições de manganês ou
cromo para melhorar a resistência a controlar o tamanho do grão. Uma das
principais características do alumínio é seu baixo peso específico, permitindo
que seja 3,3 vezes mais leve que o cobre a 2,9 vezes que o aço. A
condutibilidade eléctrica do alumínio é mais alta do que a de qualquer outro
metal, exceptuando-se a do cobre a da prata. A resistência à corrosão, a
elevada condutibilidade térmica e a trabalhabilidade são outras características a
serem consideradas.

As razões mais significantes para o fato de o alumínio ser um dos metais mais
indicado para a fabricação de peças de geometria complexa a de relativa
precisão são:

1. As ligas são dúcteis.
2. As peças podem ser forjadas em matrizes aquecidas à mesma temperatura

da peça de trabalho.
3. Elas não produzem camadas de óxidos durante o aquecimento.
4. As pressões de forjamento são baixas.

Os principais factores que influem na trabalhabilidade das ligas de alumínio são
a temperatura de fusão da liga e a velocidade de deformação. A maior parte das
ligas são trabalhadas aproximadamente 55°C (100 °F) abaixo da temperatura
de fusão.

As condições de trabalho do material provocam um aumento significativo de
temperatura até a temperatura de fusão. Tais aumentos são causados ou por
uma deformação muito grande do material ou muito rápida. Para minimizar esse
risco, a temperatura de forjamento é frequentemente ajustada abaixo do ideal
para prevenir um possível acréscimo de temperatura devido à variação na
velocidade de deformação (aumento) ou grandes deformações.

As ligas de alumínio podem ser trabalhadas em variados tipos de equipamento.
O uso de prensas hidráulicas com ligas leves é permissível, pois as matrizes ou
moldes, podem ser pré-aquecidas até perto da temperatura de trabalho para
compensar as perdas de calor. Geralmente, nas forjarias a principal aplicação
das prensas hidráulicas é a operação de recalcamento a frio. Uma outra
vantagem no uso de prensas hidráulicas no forjamento é pelo fato de poder ser
aplicada lubrificação facilmente durante o processo, sendo também a velocidade
de prensagem baixa o bastante para evitar um aumento de temperaturas que
podem ser danosas. Devido ao fato de que o alumínio não produz camadas
grossas de óxidos quando aquecido, o contacto directo metal-matriz pode
causar escamação na peça ou que a peça fique aderida à parede da matriz,
sendo necessário para isto, o uso de um bom lubrificante.

As ligas de alumínio tratáveis termicamente sofrem uma elevação na sua
resistência mecânica pela operação na faixa de trabalho a quente. Isto é devido,
em parte, ao encruamento momentâneo e a recristalização com redução no
tamanho do grão e posterior endurecimento por precipitação que ocorre na
temperatura de trabalho. Maiores valores de resistência mecânica são obtidos
por tratamento térmico, de solubilização e resfriamento rápido seguido por
envelhecimento natural ou artificial, que são os tratamentos térmicos de
endurecimento das ligas de alumínio. Na fig.03, vê-se propriedades físicas do
alumínio relacionadas ao aço a ao cobre.

2.2. CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAS DE ALUMÍNIO

As ligas de alumínio, foram divididas em ligas trabalhadas e ligas fundidas, de
acordo com a maneira como foram obtidas durante o seu processo de fabricação
e de acordo com sua destinação. Nas figs. 02 e 03, tem-se classificação das
ligas para trabalho e fundição, respectivamente. Normalmente, as ligas para
conformação, são obtidas por conformação, enquanto as ligas para fundição,
são obtidas por fundição.
Segundo a ABNT NBR 6834, as ligas trabalhadas foram classificadas conforme
os elementos de liga presentes, usando um algarismo de quatro dígitos:

 O primeiro, classifica a liga pela série de acordo com o principal elemento
adicionado.

 O segundo algarismo, para o alumínio puro, indica modificações nos limites
de impureza: 0 (nenhum controle) ou 1 a 9 (para controle especial de uma
ou mais impurezas). Para as ligas, indica qualquer modificação na liga
original;

 O terceiro e o quarto algarismos, para o alumínio puro, indicam o teor de
alumínio acima de 99%. Quando se referem às ligas, identificam as
diferentes ligas do grupo.

Fig.02 – Classificação das ligas de alumínio trabalhadas.
Para exemplificar: liga 1035 – liga da série 1XXX – alumínio comercialmente
puro:

 O dígito 0 – sem controle especial de impurezas.
 35 – Significa que é um alumínio com 99,35% de pureza.
Liga 6463 A – indica que é da série 6XXX
 4 – Indica que é uma modificação da liga original 6063

 63 – Indica que é a liga 63 dessa série
 A – indica que é uma liga alterada em relação à liga existente em outro país.
As ligas para fundição e obtidas por fundição, também têm a sua classificação.
 O primeiro número classifica a liga segundo o elemento principal de liga.
 Os dois números seguintes indicam centésimos da percentagem mínima.
 O dígito após o ponto indica a forma do produto: 0 para peças fundidas e 1

para lingotes.
Para exemplificar:
Liga 319.0 – o número 3 indica que é uma liga de alumínio com silício e cobre
e/ou magnésio.

 O número 19, significa que ela é a 19° liga da série.
 O dígito 0, significa que é uma peça fundida.

Fig. 03 – Classificação das ligas de alumínio para fundição

Fig. 04 – Comparação entre propriedades físicas do alumínio, aço e
cobre.

2.3. APLICAÇÕES DAS LIGAS DE ALUMÍNIO

As ligas de alumínio têm aplicações das mais diversas. Por exemplo, a liga 6063,
cujos elementos de liga são o magnésio e o silício, serve para a fabricação de
esquadrias de janelas, janelas basculantes, hastes de componentes
automotivos, etc. Esta liga é de boa resistência mecânica, para os níveis de
resistência das ligas de alumínio, responde bem a tratamento térmico de
endurecimento (envelhecimento natural ou artificial, no caso dessa liga), com
óptima resistência à corrosão.

A liga 2024, cujo elemento de liga predominante é o cobre, é usada para
estruturas de alumínio, onde se queira boa resistência mecânica e leveza, quase
as mesmas aplicações da liga 6063.

A liga 2024, apresenta porém quase os valores máximos que podem ser obtidos
para ligas de alumínio em termos de resistência mecânica, porém ela não tem
as mesmas condições de resistência à corrosão de outras ligas de alumínio,
sendo, entre as ligas de alumínio, aquela que mais sofre com os ataques
corrosivos.

A liga 4032, ligada ao silício, por outro lado, não pega tratamento térmico, ou
seja, seus valores de resistência mecânica são baixos, porém seus níveis de
resistência à corrosão são altos. Esta liga é usada como peças decorativas,
vasilhames, etc.

A liga 7075, fortemente ligada ao zinco, é a mais resistente das ligas de
alumínio, respondendo bem aos tratamentos térmicos de endurecimento
(envelhecimento, natural ou artificial). Esta liga é de especificação aeronáutica,
sendo muito usada como elemento base de estrutura de aeronaves. Além
dessas boas propriedades, também tem boa resistência à corrosão. Note-se:
quando se fala em resistência à corrosão maior ou menor esta se falando em
níveis de resistência à corrosão para ligas de alumínio, que por si só já é
bastante alta.

As aplicações das ligas de alumínio estão muito associadas ao nosso dia-a-dia:
panelas, rodas de automóveis, entre muitos outros utensílios. O alumínio puro,
entretanto, é usado nas embalagens aluminizadas e em aplicações que não
exijam maiores solicitações de resistência mecânica, pois alumínio puro não é
muito resistente. Porém, as atuais latas de cerveja são constituídas de alumínio
puro e são totalmente recicláveis. Onde se queira um metal leve, resistente à
corrosão, bom condutor de calor e electricidade, e com baixo ponto de fusão

(~658°C), o alumínio e suas ligas serão certamente uma alternativa confiável e
competitiva em termos de custo.

2.4. GLOSSÁRIO

Dúcteis – Diz-se que uma liga é dúctil quando ela é facilmente trabalhável.

Encruamento – Processo de endurecimento do material por deformação.

Endurecimento por precipitação – Quando uma liga é trabalhada, ou seja obtida
por extrusão, por exemplo, pode ocorrer que os elementos de liga do material
fiquem mais concentrados na parte do material que recebeu maior energia ou
seja, na sua superfície, havendo uma diferenciação entre a dureza na parte
externa do material e a parte interna do mesmo. A esse fenómeno metalúrgico,
decorrente do processo de fabricação, chama-se de “endurecimento por
precipitação”.

Envelhecimento natural ou artificial – Processo de tratamento térmico das ligas
de alumínio para se obter endurecimento das mesmas. Equivale à têmpera nos
aços.

Estampabilidade – Propriedade do material de se prestar para operações de
estampagens, que são operações de fabricação onde o tipo de material
empregado são chapas. Ex. portas de armarinhos, etc.

Matrizes ou moldes – São equipamentos que dão forma às peças, nas operações
de conformação mecânica.

Peculiaridades – Particularidades de um determinado material.

Recristianização – Processo de formação de nova estrutura cristalina do metal.

Redução no tamanho de grão – Refere-se a rede de cristais dos metais. Várias
unidades cristalinas podem compor um grão. Quando existe uma redução no
tamanho de grão do material isto implica em que haverá um endurecimento do
mesmo.

Solubilização – Tratamento térmico das ligas de alumínio, cuja função é eliminar
as precipitações indesejadas de materiais nas ligas.

Trabalhabilidade – Possibilidade de uma material ser trabalhado. Isto indica a
importância industrial de determinado material.

Velocidade de deformação – a velocidade de deformação é importante no
processo de trabalho do material, uma vez que se um material é deformado
lentamente, o mesmo responde de uma forma diversa do que se a mesma
deformação acontecesse de uma maneira brusca. Portanto, nos processos de
trabalho dos materiais, é muito importante saber-se o regime de deformação,
que nada mais é do que a velocidade de deformação em jogo no processo.

3. COBRE

3.1. INTRODUÇÃO

Outras famílias de ligas não-ferrosas são importantes na indústria, tais como o
cobre e suas ligas, o níquel e suas ligas, o zinco, o chumbo, o titânio, entre
outros. Naturalmente, o uso dos não-ferrosos é limitado pelo custo dos mesmos
se comparado, por exemplo com as ligas ferrosas. Porém quando se deseja
desempenho, o aspecto custo passa a ser secundário, justificando todo o
investimento que se faz no desenvolvimento de novos materiais e o
aprimoramento dos já conhecidos. Nesta unidade trabalharemos com o cobre e
suas ligas.

3.2. O COBRE

O cobre apresenta uma qualidade única, como material de engenharia, que é a
de combinar uma boa resistência à corrosão com elevada condutividade
eléctrica e térmica, associadas a uma boa resistência mecânica obtida por
adição a outros metais (excepto em temperaturas elevadas). O cobre apresenta
boa resistência à corrosão em atmosferas urbanas, marinhas e industriais, bem
como em águas industriais.

O cobre, pelo seu significado na indústria mecânica, é um material técnico muito
valioso. O cobre combina muito bem com outros elementos, formando uma
família de liga industriais muito importantes.

Quanto mais puro é o cobre, mais rosada é a sua cor e mais finos são os grãos
da sua estrutura. Raramente o cobre é encontrado isolado, pois está geralmente
unido a outros elementos, formando os minerais chamados, calcopirita e a
calcocita, que são os principais minérios de cobre.

A temperatura de fusão do cobre é de 1.083°C, e o seu peso específico é de
8,92 g/cm3. O cobre é um bom condutor de electricidade e de calor, sendo
igualado neste quesito somente pela prata. Por este motivo que o cobre é
empregado para fabricar cabos, condutores e peças de equipamentos elétricos.
O cobre, pelas suas propriedades anti-corrosivas, encontra-se também emprego
na fabricação de peças para a indústria química e construção naval.

Usinar o cobre com ferramentas cortantes é dificultado pela ductilidade deste,
porque ao trabalhá-lo, ele empasta no fio cortante da ferramenta. Para a
fabricação de peças de máquinas, o cobre puro é pouco usado, tanto pelo seu
alto custo, e principalmente porque suas propriedades mecânicas são
extremamente baixas.

Os minérios de cobre, submetidos a tratamentos especiais fornecem o metal
puro, que é avermelhado, dúctil, bastante maleável a frio e bastante macio.

O cobre sendo recozido, torna-se muito mole a fácil de ser dobrado ou torcido.
Ao contrário do aço, que para isso é resfriado lentamente, o cobre recoze-se
mergulhando-o rapidamente na água fria, depois de ter sido aquecido ao rubro
escuro. Dobrado e torcido repetidas vezes torna-se rijo a quebradiço, sendo
necessário recozê-lo para voltar ao seu estado normal.

Em presença do ar, o cobre altera-se, formando à sua superfície uma camada
esverdeada, chamada azinhavre (“zinabre”, popularmente), que protege o resto
do metal de progressiva oxidação. Convém lembrar que o azinhavre é
prejudicial à saúde, se for ingerido. Deve-se, portanto, lavar as mãos, após
haver trabalhado com este material, bem como as vasilhas de cobre, devem ser
bem lavadas antes da sua utilização.

O cobre é usado nas seguintes aplicações: enrolamento de rotores para
geradores e motores, trilhas de circuito impresso, caldeiras, tachos, alambiques,
tanques, câmaras de esterilização, trocadores de calor, radiadores e juntas para
a indústria automotiva, peças para aparelhos de ar condicionado e
refrigeradores, condutores para gás, etc.

3.3. LIGAS DE COBRE: LATÃO

O latão comum é uma liga de fácil usinagem, composta igualmente de duas
partes de cobre a uma de zinco, apresentando coloração amarelo-clara, motivo
pelo qual é comumente chamado de metal amarelo.

O latão torna-se mais, maleável a macio quanto mais cobre contiver, sendo que,
à medida que este diminui, a liga vai ficando cada vez mais rija a quebradiça.
Existem ainda, outros tipos de latão empregados para fins especiais, nos quais,
além do cobre e do zinco, entram outros metais como o estanho, chumbo, ferro,
alumínio a etc. Estes latões têm, algumas vezes, nomes particulares.

3.3.1. Propriedades do latão

O latão é dúctil e maleável, é um bom condutor de electricidade e de calor,
porém menos do que o cobre. O latão é resistente à acção da água a do ar, é
mais fusível e bem mais. fácil de trabalhar do que o cobre. Os latões com menos
de 44% de zinco são mais tenazes e, por isso, os de uso mais frequente nas
indústrias mecânicas.

As temperaturas de fusão dos diferentes latões, variam entre os limites de
800°C a 1000°C. Quanto mais zinco contiver no latão, mais baixa será a sua
temperatura de fusão.

A densidade do latão é da ordem de 8,4 a 8,7 g/cm3, e a sua cor avermelhada
com menos de 10% de zinco, passando para o amarelo-ouro até cerca de 40%
de zinco, e branco acima de 40% de zinco.

Sendo adicionada certa quantidade de estanho, a composição toma-se mais
tenaz e adquire propriedades de poder resistir à acção da água do mar, motivo
pelo qual este tipo de liga, é empregado nas construções navais.

O latão, cuja liga entre de 1% a 2% de chumbo é mais fácil de trabalhar no
torno e pode receber bom polimento. Estas circunstâncias são utilizadas, para a
fabricação de torneiras, válvulas e objectos de adorno.

O metal delta é uma liga de latão, em cuja liga entra uma boa percentagem de
ferro e pequenas quantidades de manganês, estanho e alumínio. Este metal é
de grande resistência mecânica, inoxidável, não sendo atacado também pela
acção da água do mar. Tem a propriedade de ser forjável e maleável a quente,
permitindo obter todo género de perfis. Passando pelo laminador de uma só vez,
consegue-se reduzi-la a 2/3 da sua espessura. É muito usado para estampar
engrenagens e na confecção de outras partes das máquinas obrigadas a
trabalhar em contacto com a água do mar, como as hélices dos navios.

3.3.2. Tipos de latão

Os latões para trabalho a frio, são constituídos de 80 a 90% de cobre e o
restante de zinco.

Para a prensagem a estiragem, são constituídos de 67 a 72% de cobre e o
restante de zinco.

Para a prensagem, estiragem e usinagem, os latões usados são constituídos de
60 a 63 % de cobre e o restante de zinco, sendo este tipo de latão muito
flexível.

Para usinagem, necessitando de latão duro e pouco flexível, adiciona-se 58% de
cobre, 2% de chumbo e o restante de zinco.

No comércio o latão se encontra em formas de chapas, tubos., fios e barras de
diversos perfis. O latão por ser inoxidável e de belo aspecto externo e de fácil
usinagem, tem generalizado emprego em canalização, objectos de artes e
adornos, instrumentos musicais, móveis metálicos, utensílios domésticos,
fechaduras, parafusos, cartuchos para armamentos, peças de relógios, peças
condutoras de electricidade a etc.

O latão recoze-se pelo mesmo processo que o cobre.

3.4. GLOSSÁRIO

Água industrial – água cujo ph é controlado para uso industrial.

Calcopirita – minério de cobre, cuja composição é Cu2S.Fe2S3.

Calcocita – minério de cobre, cuja composição é Cu2S.

Condutividade eléctrica – capacidade do material de conduzir electricidade.

Condutividade térmica – capacidade do material de conduzir calor.

Ductibilidade – capacidade de deformação plástica do material.

Estiragem – possibilidade do material ser deformado plasticamente na forma de
tiras.

Forjável – possibilidade do material ser utilizado nas operações de forjamento.
Fusível – propriedade do material de ser fundido.
Latão – família de liga de cobre muito importante, onde usa-se cobre ligado ao
zinco.
Maleável – possibilidade de deformação a frio ou a quente do material.
Prensagem – operação de fabricação pela utilização de prensas.
Peso específico – peso do material por unidade de volume do mesmo.
Recozimento – tratamento térmico de abaixamento de dureza dos materiais.
Tenacidade – capacidade do material de se deformar elasticamente sem romper.
Temperatura de fusão – temperatura na qual o material se funde.

3.4. LIGAS DE COBRE: BRONZE

3.3.1. Introdução

Os bronzes são ligas de cobre e estanho, cujas proporções variam conforme a
aplicação em vista. Nas ligas de bronze, podem entrar outros tipos de metais
como o chumbo, alumínio, silício, manganês, níquel, ferro, fósforo, antimónio,
etc. destinados a modificarem a sua dureza, a sua cor, a tenacidade, a
flexibilidade e a resistência ao atrito. O bronze talvez é a mais importante das
ligas de cobre por sua notável resistência ao atrito sendo que esta condição lhe
confere especial valor industrial.

3.3.2. Propriedades do bronze

O bronze comum, empregado em máquinas, compõe-se geralmente de 9 partes
de cobre e 1 de estanho. A sua dureza é proporcional à percentagem de
estanho. Adicionando-se ao cobre 1/3 deste metal, a liga torna-se de tal forma
rija, que dificilmente pode ser limada.

A condutibilidade eléctrica do bronze também se altera com o aumento da
percentagem de estanho, que fica menor à medida que o seu teor aumenta.

O bronze é um óptimo material para a moldagem, e funde-se a 800°C.

Suas propriedades de trabalho dependem diretamente dos teores de estanho
presentes na liga. Até 10% de estanho, pode ser conformado de forma
satisfatória, com alta resistência à tração e à fadiga. São fabricados parafusos e
engrenagens para trabalho pesado, tubos, varetas e eléctrodos de soldagem.
Oxida-se muito pouco e é muito resistente ao atrito.

O bronze é um bom condutor de electricidade e de calor.

Quanto mais duro é o bronze, maior é a quantidade de estanho e a sua
densidade é de 8,3 a 8,9 g/cm3.

3.3.3. Tipos de bronzes

1. Bronze ordinário: Contém de 90%o a 94% de cobre a 6% de estanho.
2. Bronze de sinos: Contém de 77% a 80% de cobre e 20% a 23% de estanho.
3. Bronze ao silício: Este tipo de bronze, com até 4% de silício, apresenta alta

resistência à ruptura e alta tenacidade. Este bronze tem qualidades
excepcionais, tendo quase a tenacidade do ferro e a mesma condutibilidade
do alumínio. Como metal anti-fricção, é mais duro e mais resistente que o
bronze ordinário e resiste muito bem à acção dos ácidos. Essa liga é usada
na fabricação de peças para a indústria naval, pregos, parafusos, tanques
para água quente, tubos para trocadores de calor e caldeiras.
4. Bronze de alumínio: Este tipo de bronze, contém de 85 % a 95 % de cobre e
5 % a 15% de alumínio. Este tipo de bronze é duro e bastante resistente.
Também é resistente à corrosão e é empregado na fabricação de tubos de
condensadores, evaporadores e trocadores de calor; recipientes para a
indústria química, autoclaves, instalações criogénicas, componentes de
torres de resfriamento, engrenagens e ferramentas para conformação de
plásticos, haste e hélices navais, buchas e peças resistentes à corrosão.
5. Bronze de manganês: Bronze de manganês, é um bronze com adição de
cerca de 6% de manganês. Este tipo de bronze é resistente a tem boas
condições de alongamento.
6. Bronze de chumbo: Este tipo de bronze, contém de 8 % a 18 % de chumbo,
o que lhe dá grande plasticidade e resistência aos ácidos.
7. Bronze ao berilo: Geralmente contém 2% de berilo. É uma liga que tem alta
resistência à corrosão e à fadiga, relativamente alta condutividade eléctrica

e alta dureza, conservando a tenacidade. É passível de tratamento térmico.
Tem a propriedade de não emitir facilmente faíscas, sendo por isso indicada
para equipamentos de soldagem e ferramentas eléctricas não-faiscantes.
8. Bronze fosforoso: Com alta percentagem de cobre, em torno 1,3% de
estanho, pode receber adições de fósforo, que oxida a liga e melhora a
qualidade das peças que sofrem desgaste por fricção. São usados na
fabricação de contactos eléctricos e mangueiras flexíveis.

3.3.4. Bronzes: considerações gerais

Quando o bronze é empregado em mancais de máquinas, ele compõe-se de 82
partes de cobre, 17 partes de estanho e 1 parte de zinco Este tipo de liga é
muito usado nas locomotivas, carros e vagões ferroviários.

Nas locomotivas, o bronze aparece também nos mancais, válvulas, torneiras,
apitos, sinos, buchas em geral, etc.

Fora das oficinas mecânicas e das indústrias, o bronze tem ainda grande
aplicação nas placas de inscrição, estátuas, monumentos, sinos de igrejas e
objectos de artes.

O bronze quando utilizado em objectos artísticos, deve ter, como características
principais, boa fusibilidade e grande fluidez, para preencher convenientemente
os moldes de fundição. Estas propriedades são adquiridas mediante a adição do
zinco, que pode atingir nestes casos, até grande proporção de 20%. Esta liga de
bronze, como o latão, é recozido pelo mesmo processo que o cobre.

3.4. METAL PATENTE OU METAL ANTI-FRICÇÃO

O metal patente é também chamado metal branco ou liga anti-fricção, é muito
importante para a indústria devido suas peculiares propriedades: esta liga tem
boa resistência à compressão e possui baixa resistência à abrasão. Ela possui
boa resistência à compressão e deve envolver os eixos no seu encaixe nos
mancais, permitindo que durante o giro dos eixos, os mesmos desgastem o
metal anti-fricção, evitando contacto mancal-eixo, o que danificaria ou um ou
outro. A sua composição é a mais variada possível, podendo conter dois ou três

ou quatro metais, constituindo as ligas binárias, terciárias a quaternárias,
respectivamente.

Generalizou-se o seu emprego no revestimento de peças sujeitas à fortes
pressões e desgastes e que não são suficientemente protegidas apenas pela boa
lubrificação. Embora o seu custo seja respectivamente maior, o seu uso é
económico, porque ela é macia e dá maior duração às partes das máquinas que
sofrem atrito, diminuindo-lhes a possibilidade de aquecimento durante o seu
funcionamento.

Os elementos que compõem o metal patente são quase sempre o cobre,
chumbo, o antimónio e o estanho, cujas proporções dependem da aplicação que
a liga vai ter.

As numerosas fórmulas empregadas na sua preparação, sempre procuram
aumentar-lhe a resistência e a plasticidade.

A liga binária é constituída de chumbo a antimónio. Como variante das ligas
ternárias existem os três tipos abaixo:

1. Estanho, cobre e antimónio.
2. Chumbo, estanho e antimónio.
3. Chumbo, cobre e antimónio.

Das ligas quaternárias a mais comum é a liga formada por cobre, estanho,
chumbo e antimónio.

Além destes metais que, figuram nas ligas mais usadas, o bismuto, o zinco e o
arsénico podem ser adicionados em casos especiais, porém em percentagem
diminuta.

Cada companhia procura estabelecer as ligas mais convenientes ao seu serviço.

O metal patente também é conhecido como BABBITT, em homenagem ao seu
inventor, contendo 3,7% de cobre, 7,4% de antimónio e 88% de estanho.

Nas ferrovias, o metal patente é empregado nos revestimentos dos mancais,
gaxetas das hastes dos êmbolos a das válvulas, buchas e bronzes de braçagens,
sapatas das cruzetas etc.

São muitas as fórmulas e recomendações para a preparação das ligas anti-
fricção, destinadas aos mais variados serviços. Tão grande são as possibilidades
de aplicação desta liga metálica que ainda continuam os estudos e as
experiências sobre as suas possíveis aplicações.

O chumbo pode ser empregado em lugar do estanho, com prejuízo da qualidade
do metal patente ou anti-fricção, porém tornando-o mais barato.

3.5. CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAS DE COBRE

As ligas de cobre, assim como as de alumínio classificam-se em ligas para
trabalho mecânico e ligas para fundição. A composição química das ligas é
levada em conta nessas classificações. A ABNT NBR 7554, se encarrega do
processo de normalização da nomenclatura das ligas de cobre.
Na classificação das ligas trabalhadas ou para trabalho mecânico, as mesmas
são identificadas pela letra C, seguida de 05 dígitos. Os dois primeiros dígitos,
indicam a classe dos materiais e os dois últimos referem-se à identificação
destes materiais. Ex.:
Liga C22000 – este código indica que é uma liga de cobre e zinco, conforme a
tabela abaixo.

Fig.05 – Classificação das ligas trabalhadas de cobre.
No caso das ligas para fundição, o sistema é o mesmo. Ex.: Liga C94400 – é
uma liga cobre-estanho com elevado teor de chumbo, ou uma liga de cobre,
estanho e zinco, com elevado teor de chumbo, designando um bronze comum
ou especial. Maiores informações sobre a liga, podem ser obtidas junto ao
catálogo do fabricante.

Fig.06 – Classificação das ligas fundidas de cobre ou para fundição.

4. OUTROS METAIS NÃO-FERROSOS
IMPORTANTE E SUAS FAMÍLIAS DE LIGAS

Vários outros metais não-ferrosos são importantes para indústria, a saber:

 O níquel e suas ligas: um metal que se funde a 1452°C, de alto custo, que
se liga ao cobre, silício, molibdénio e ao ferro. O níquel pode custar de 20 a
100 vezes mais do que o aço inoxidável, que é um dos aços mais caros. O
níquel e suas ligas podem ser usados em equipamentos de processamento
de produtos de petróleo e petroquímicos; aquecedores de água e trocadores
de calor; válvulas, bombas; geradores de vapor; componentes de fornos;
equipamentos de controle de poluição entre outros.

 O magnésio e suas ligas: funde-se a 651°C e se caracteriza pela sua
leveza. Sua maior utilização é como elemento de liga do alumínio.

Aplicações: indústria aeronáutica e automobilística, rodas, caixas de
manivela, tanques de combustível, pistões e outras peças de motores a
jacto.
 O titânio e suas ligas: é um metal não-ferroso muito novo. Possui alta
resistência mecânica, alta resistência à corrosão e pesa a metade que o aço
pesa. Pesa contra o seu uso, um custo de extracção muito alto. É um
elemento bio-compatível.

o Aplicações: estruturas aeroespaciais, geradores de turbinas a vapor e
a gás, peças estruturais de naves supersónicas, tanques e tubulações
em indústrias químicas.

4.1. GLOSSÁRIO

Bronze – liga de cobre com estanho em percentagens variadas de cada um dos
elementos.

Flexibilidade – Propriedade do material de deformar-se elasticamente à flexão.

Fluidez – Capacidade do material de fluir dentro de um molde, no estado de
fusão.

Limada – Acção da lima para desbaste de material.

Metal anti-fricção – metal destinado a aliviar as solicitações de abrasão em
peças com movimento relativo entre si.

Metal patente – O metal anti-fricção mais característico.

Resistência ao atrito – Capacidade do material de resistir às solicitações de
abrasão.

Resistência à ruptura – Capacidade do material de resistir ao rompimento
durante o ensaio de tração.

Rija – Situação de endurecimento do material.

BIBLIOGRAFIA

1 - Chiaverini, Vicente, Tecnologia mecânica. 2° Ed. São Paulo: Mc-Graw-Hill,
1986.

2 – Colpaert, Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns.
São Paulo: Edgard Blücher, 1977.

3 – Souza, Sérgio Augusto de. Ensaios mecânicos de materiais metálicos.
São Paulo: Edgard Blücher : 1993.

4 – Coutinho, C. Bottrel. Materiais metálicos para engenharia. Belo
Horizonte: Fundação Christiano Ottoni, 1992.

5 – Filho, Ettore Bresciani. Conformação plástica dos metais. 3° ed.
Campinas: Ed. da Unicamp. 1986

6 – Padilha, Ângelo Fernando. Materiais de engenharia. São Paulo:
Ed.Hemus.1997

7 – Yoshida, Américo. Nova mecânica industrial. Santos: Ed. Brasília. S/data.

8 – Mueller, Arno. Curso de design . Panambi, s/edição – notas de aula.

9 – Diversos autores, Apostila de materiais. São Paulo: São Paulo Ind. Gráfica
e Editora SA. 2000.

10 – Callegaro, Renato Mazzini. Notas de aula. S/edição.

11 – Holtz, Odone A., Noções de tratamentos térmicos. Porto Alegre: Sagra-
DCLuzzato.1992

12 – Strohaecker, Telmo Roberto, Princípios de tratamento térmico. Porto
Alegre: ed. Da UFRGS. S/data.

13 – Callegaro, Renato M., Aspectos do forjamento convencional em
matriz fechada a quente da liga de alumínio AlMgSi 0,5 (6063). Porto
Alegre: dissertação de mestrado – UFRGS. 1996.

Ligas Não Ferrosas

Introdução

São ligas que não possuem como constituinte principal o elemento ferro. Ligas de
cobre: o cobre, quando não se encontra na forma de ligas, é tão mole e dúctil que é
muito difícil de ser maquinado. As ligas de cobre mais comuns são os latões, onde o
zinco, na forma de uma impureza substitucional, é o elemento de liga predominante.
Ligas de cobre-zinco com concentrações aproximadamente de 35% de zinco são
relativamente moles, dúcteis e facilmente submetidos à deformação plástica a frio. As
ligas de latão que possuem um maior teor de zinco são mais duras e mais resistentes.
Os bronzes são ligas de cobre com vários outros elementos, incluindo o estanho,
alumínio, o silício e o níquel. Essas ligas são relativamente mais resistentes do que os
latões, porém ainda possui um elevado nível de resistência a corrosão. Alguns outros
exemplos de ligas não ferrosas são as ligas de alumínio, que são caracterizadas por uma
densidade relativamente baixa, condutividade eléctrica e térmica elevada, e uma
resistência à corrosão em alguns ambientes comuns, com a atmosfera ambiente. Liga de
magnésio é caracterizada pela baixa densidade do magnésio que é a mais baixa dentre
todos os metais estruturais; dessa forma suas ligas são usadas onde um peso leve é
considerado importante, como por exemplo, em componentes de aeronave.
Metais não ferrosos

Metais não ferrosos são metais ou ligas metálicas (mistura de metais) que não contém
ferro ou, se o tem, a quantidade é pequena. Alumínio, bronze, cobre, estanho e latão são
exemplos de metais não ferrosos, utilizados por indústrias de segmentos diferentes,
desde o simples até o complexo, na fabricação de produtos variados.
Sobre o metal alumínio, seu minério de origem é a bauxita. Dentre as suas vantagens,
destacam-se: 1. Beleza; 2. Condução de energia elevada; 3. Durabilidade; 4.
Impermeabilidade; 5. Leveza; 6. Maleabilidade; 7. Opacidade; 8. Reciclabilidade
infinita; 9. Resistência (até a corrosão); 10. Soldabilidade.

Quanto à liga metálico bronze, resultante da mistura dos metais cobre e estanho,
algumas de suas características são: 1. Cor – aproxima-se do dourado; 2. Maleabilidade
– seu ponto de fusão varia entre 900°C e 1000°C; 3. Não é corrosivo. Além disso, a
resistência do bronze é elevada quando acrescentado a ele outros elementos (alumínio,
antimónio, chumbo, fósforo, manganês, zinco), formando assim tipos diferentes do
metal (ligas de bronze) e cada qual com aplicações específicas.

A respeito do cobre, seu principal minério é a calcopirita, e ele foi o primeiro metal
utilizado pelo homem, há cerca de 8.000 anos a.C. (antes de Cristo). Entre suas
particularidades, chamam a atenção: 1. Durabilidade; 2. Condução excelente de calor e
energia (superior a de qualquer outro metal explorado comercialmente); 3. Cor:
vermelho alaranjado/amarelado; 4. Maleabilidade; 5. Oxidação - ocorre quando o cobre
entra em contato com o ar por tempo prolongado; nesse caso, em sua superfície forma-
se azinhavre, ou seja, uma película de cor verde e que é tóxica; 6. Reciclabilidade; 7.
Resistência à corrosão e a altas temperaturas.

Com relação ao metal estanho, seus minérios de origem são a cassiterita (maior parte) e
a hematite. Junto com o cobre, o estanho foi um dos primeiros metais do qual a
tecnologia humana se valeu. Dentre as propriedades do metal, destacam-se: 1. Cor -
branco prateado/metálico; 2. Condução boa de calor e electricidade – a uma temperatura
de -269,43°C se transforma em um supercondutor; 3. Facilidade para ser fundido – entre
os metais, o estanho é o melhor para esse processo, já que sua temperatura de fusão,
232°C, é relativamente baixa se comparada às dos outros; 4. Maleabilidade – se exposto
a baixas temperaturas / por outro lado, quando aquecido, torna-se frágil; 5. Oxidação
difícil; 6. Resistência a meios corrosivos naturais – ar ambiente ou água do mar / em
contrapartida apresenta fragilidade na presença de ácidos/bases fortes e sais não
metálicos.

Para finalizar, sobre o latão, trata-se de uma liga metálica (resultante da junção cobre +
zinco) utilizada desde a pré-história. Alguns de seus traços são: 1. Brilho semelhante ao
do ouro; 2. Condução apropriada de calor e corrente eléctrica; 3. Maleabilidade –
capacidade de ser facilmente reduzido a fios ou transformado em lâminas/chapas
extremamente finas. 4. Resistência a desgastes/choques mecânicos.

Ciências dos Materiais

1. Classificação e características dos materiais

1.1 Introdução.

Quando imaginamos a confecção de um determinado produto, devemos pensar
na selecção do material que irá constituí-lo. Esse material deverá atender as
exigências técnicas, como também deve-se avaliar seu emprego no aspecto
económico.

1.2 Classificação dos materiais.
Apresentamos abaixo uma classificação dos materiais mais comumente
utilizados, tendo cada um sua importância da e emprego definidos em função de suas
características e propriedades.

Conhecidas as classes dos materiais, passemos agora a especificá-los por grupos e
emprego a que se destinam1 pois todos os materiais possuem características próprias
que devemos conhecer para podermos empregá-los mais adequadamente.

Grupos dos materiais.
Para estudarmos a classe dos metais podemos dividi-los em dois grupos
distintos: os ferrosos e os não-ferrosos.

Metais não-ferrosos
São todos os demais metais emprega dos na construção mecânica. Possuem
os mais diversos empregos, pois podem substituirmos materiais ferrosos em várias
aplicações e nem sempre podem ser substituídos pelos ferrosos.
Esses metais são utilizados geral mente isolados ou em forma de ligas
metálicas, algumas delas são amplamente empregadas na construção de máquinas,
instalações, automóveis, etc.
Podemos dividir os não-ferrosos em dois tipos em função da densidade:
Metais pesados – (> 5kg/dm3), cobre, estanho, zinco, chumbo, platina, etc.
Metais leves – (<5kg/dm 3) alumínio, magnésio, titânio, etc.

Normalmente, os não-ferrosos são materiais caros e não devemos utilizá-los
em componentes onde possam ser substituídos por materiais ferrosos, o que seria
economicamente inadequado.

Os metais não-ferrosos são amplamente utilizados em peças sujeitas a
oxidação, devido a sua resistência, sendo muito utilizados em tratamentos galvânicos
superficiais de materiais. São também bastante utiliza dos em componentes elétricos.

Nos últimos anos, a importância dos metais leves e suas ligas têm aumentado
consideravelmente, principalmente na construção de veículos, nas construções
aeronáuticas e navais, bem como na mecânica de precisão, pois têm-se conseguido
ligas metálicas de alta resistência e de menor peso e, com isto, tende-se a trocar o aço
e o ferro fundido por esses metais.

Materiais não-metálicos
Existem numerosos materiais não-metálicos que podem ser divididos em:
Naturais - madeira, couro, fibras, etc.
Artificiais ou sintéticos - baquelite, celulóide, acrílico, etc.
Todos os não-metálicos possuem seu campo de aplicação, porém os materiais
sintéticos, produzidos quimicamente, vem sendo cada vez mais empregados nos dias
de hoje.
Os chamados materiais plásticos estão sendo aplicados, de maneira excelente,
em um grande número de casos como substitutos de metais, de forma mais eficiente e
econômica.

Daí a necessidade de conhecermos um pouco mais esses materiais que vêm se
tornando uma presença constante nos campos técnico, científico, doméstico, etc.

2. Verificações Elementares.

2.1 Introdução.

Existem ocasiões em que necessitamos ter uma idéia aproximada da natureza de
certos materiais ou de como certas peças ou componentes foram fabricados. Tais verificações
são banais para as pessoas que tem contato quotidiano com estes materiais ou processos,
mas já não são, para as pessoas menos familiarizadas com este assunto, de modo que
valiosas indicações passam desapercebidas e verificações simples deixam de ser feitas.
Veremos agora alguns fatores:

2.2 Aspecto da Superfície.

O aspecto da superfície de uma peça, em bruto ou sem acabamento posterior,
pode fornecer indicações preciosas. Quanto ao tratamento térmico eventualmente
sofrido, pode-se notar que as peças recozidas apresentam uma casca típica
proveniente da oxidação e as temperadas, bem como as revenidas, também mostram
na superfície manchas ou colorações características. Quanto a particularidades do
processo de obtenção de peças fundidas, o emprego de areia de moldagem sufi-
cientemente permeável caracteriza-se pela ausência na peça, de bolhas ou
porosidade superficiais; uma areia fusível acarreta a presença de casca muito dura e
aderente; areia de granulação adequada dá às peças uma superfície lisa; molde bem
projetado e executado, enchido de acordo com as regras, produz peça perfeita em
todos os seus detalhes; peças fundidas em coquilhas apresentam quase sempre
impressos em sua superfície, certos detalhes das coquilhas como riscos de torno, etc.
As juntas dos moldes, partes que foram esmerilhadas ou limadas, falhas ou
porosidades superficiais com solda ou com pinos rebatidos, constituem outras tantas
peculiaridades discerníveis num exame da superfície de peças fundidas. Quanto ao
trabalho mecânico apresenta aspecto típico as partes cortadas a maçarico, a tesoura
ou a corta-frio. Nas peças torneadas e furadas a broca encontram-se indícios das
ferramentas empregadas. Nas peças estampadas são características certas estrias
deixadas pelas rebarbas dos estampos ou matrizes. Nos perfilados estirados ou
extrudados se reconhecem finas estrias longitudinais deixadas pelas fieiras ou
matrizes.

Em certas barras laminadas notam-se o estado de desgaste dos cilindros laminadores
ou sua falta de ajuste.

Encontram-se ainda vestígios de forjamento, desbaste por plaina, fresa ou
torno; nos parafusos podem observar-se si os filetes foram feitos por tarraxa ou por
rolamento: a tarraxa deixa pequeninas rebarba nas superfícies dos filetes e o
rolamento forma superfícies mais Lisas, devido à compressão. Há casos, porém, que
poderiam conduzir a erros, por exemplo: a cabeça estampada de rebite pode
apresentar estrias como si fosse torneada, mas estas provém da matriz cujo côncavo
foi feito no torno e depois insuficientemente alisado, de modo que se reproduzem na
cabeça do rebite.

2.3 Aspecto da Fractura.
O aspecto da fractura pode dar indicações preciosas quanto à natureza do
material, sua granulação, disposições cristalinas particulares, certos tratamentos
térmicos ou químicos, etc. Alguns materiais classificam-se pelo aspecto de sua
fractura e recebem nomes que dele decorrem, como ferro fundido branco, cinzento,
mesclado, maleável de núcleo preto ou de núcleo branco. O ferro fundido coquilhado
mostra em geral uma camada branca junto à periferia.

2.4 Acção da Lima.
Por meio de lima pode-se verificar se o material é duro ou não, se está
temperado ou não, porque quando a lima em bom estado escorrega e não desbasta, a
dureza do material é tão grande ou maior do que a da própria lima. E’ o que sucede
com o ferro fundido branco e os aços muito endurecidos pela têmpera.
Da maior ou menor facilidade com que se pode riscar uma peça com uma
ponta de uma lima, pode-se fazer uma ideia da dureza da mesma.

Esfregando-se entre os dedos a limalha de um ferro fundido cinzento pode-se
ter uma ideia da quantidade de grafita que ele contém. Quanto maior a quantidade de
grafita, mais a limalha suja de preto os dedos, com a característica cor da grafita, e dá
uma sensação untuosa.

Quando a coloração é mais opaca, é possível que o ferro fundido esteja muito
oxidado, provindo a coloração mais de óxidos do que da grafita, como no caso de
peças de ferro fundido que tenham estado muito tempo em contacto com chamas,
como por exemplo, grelhas de fornalhas.

2.5 Centelhas ao Esmeril.
Quando se desbasta ao esmeril uma peça de aço, nota-se que as partículas
que se destacam da peça, se inflamam, produzindo faíscas ou centelhas. Estas
emitem bruscamente ramificações, como se explodissem no seu trajecto, formando
estrelinhas.
Para os aços extra-doces, as centelhas apresentam-se apenas como traços
luminosos, sem formação de estrelinhas, mas à medida que o teor de carbono se
eleva, as estrelinhas aparecem em número cada vez maior e com ramificações mais
numerosas; formam-se com maior rapidez e mais próximo do ponto de partida (fig.
15).
Esta constatação permite avaliar aproximadamente o teor de carbono de um
aço comum, comparando suas centelhas com as de outros aços de teor conhecido. E
isto sem erro
muito grande, porque praticamente o aspecto das centelhas não é influenciado pelos
tratamentos térmicos que o aço tenha sofrido. Quer dizer, um certo aço dá sempre o
mesmo tipo de faíscas quer esteja recozido, temperado, revenido, coalescido, super
aquecido, encruado, bruto de fusão, forjado, etc.
Este método permite fazer verificações rápidas em numerosos casos: saber se
uma peça é cimentada ou não — a parte cimentada dará muito mais estrelinhas do
que o resto da peça; assim também será fácil descobrir se uma enxada ou outra peça
qualquer, é inteiriça ou calçada e até que ponto vai o calçamento. O aço rápido dá
pequenas centelhas vermelho-escuras com bolinhas em lugar de estrelinhas.
Para os ferros fundidos não se pode aplicar este processo, pois o seu esmerilhamento
em geral não produz faíscas e quando produz, como no caso de ferros fundidos
brancos ou maleáveis, não são concludentes.

2.6 Atracão pelo Imã.

Todos os produtos siderúrgicos comuns são atraídos pelo imã, desde que sua
temperatura esteja abaixo de 7680C. Acima dessa temperatura, o ferro existente na
liga é para magnético, não manifestando aquela propriedade.

Certos aços-liga com teores elevados de níquel (mais de 25%) ou de
manganês (mais de 12%), ou os aços inoxidáveis do tipo 18-8 (18% de cromo e 8% de
níquel), conservam-se num estado alotrópico não magnético até à temperatura
ambiente. Pode-se assim distinguí-los facilmente dos demais com auxilio de um
simples imã. Note-se, contudo, que a limalha desses aços é, em geral, atraída por um
imã.

Valioso auxilio presta também o imã na distinção de pequenos objectos
vendidos como sendo de latão ou de bronze, etc., quando na realidade não passam de
aço latonado, cobreado, bronzeado, etc.

2.7 Acção do Martelo.

Percutindo as peças com a aresta de um martelo pode-se ter ideia da dureza
do material pelo amolgamento do ponto de impacto. Prendendo com a morsa peças de
pouca espessura, como a lâmina de uma enxada, de modo que fiquem salientes
apenas 2 ou 3 centímetros, pode-se pelo martelamento horizontal dessa parte,
observar se ela se deforma permanentemente ou se, pelo contrário, funciona como
mola, fazendo voltar o martelo, ou ainda se rompe sem deformação apreciável. No
primeiro caso, o material é muito mole por não ter sido temperado convenientemente
ou por ter sido revenido a temperatura excessivamente alta; no segundo,
provavelmente o material está bem temperado e revenido; no terceiro, o metal está
super aquecido ou sofreu uma têmpera violenta não seguida de revenido adequado.

2.8 Sonoridade.

Uma peça metálica apoiada em área muito pequena ou suspensa por um
ponto, quando tangida por um objecto duro, emite um som característico, que é função
do seu estado de tensões internas, caracterizado pela natureza de sua estrutura, seu
tamanho e forma.

Quando seu som é puro e relativamente duradouro, há grande probabilidade de

não estar fissurada, mas emitindo um som chocho é certo estar trincada.
A duração do som de duas peças idênticas do mesmo aço, uma temperada e

outra não, tangida nas mesmas condições, é diferente: o som emitido pela segunda
durará um tempo mais longo do que o da primeira.

Exame Mecanográfico
O exame mecanográfico procura relacionar a estrutura íntima do material às
suas propriedades físicas, ao processo de fabricação, ao desempenho das suas
funções, etc. Este exame pode ser Macro gráfico e Micro gráfico.

Micrografia

Consiste no exame do aspecto de uma superfície plana seccionada de uma peça ou
amostra metálica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado. Por seu
intermédio tem-se uma ideia de conjunto, referente à homogeneidade do material, à
distribuição e natureza de falhas, impurezas e ao processo de fabricação. Para a
micrografia, o aço é o material de maior interesse. As heterogeneidades mais comuns
nos aços são:

 Vazio, causado pelo resfriamento irregular;
 Segregação, causada pelas impurezas e outros componentes de liga;
 Dentritas, formação de grãos de vários tamanhos;
 Trincas, devido às tensões excessivas no resfriamento;

Micrografia

Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com auxílio do microscópio, permitindo
observar e identificar a granulação do material, a natureza, forma, quantidade e distribuição dos
diversos constituintes ou de certas inclusões, etc. Estas observações são de grande utilidade prática.

 Preparação de Corpos de Prova (C.P.)
 Escolha da secção;
 Corte utilizando a cut-off;
 Embutimento da Amostra;
 Lixamento;
 Polimento;

Micrografia - Impressão de BAUMANN

Neste método, emprega-se uma folha de PapelFotográfico comum,
Brometo de Prata, de preferência Mate (sem brilho), que é colocada mais ou
menos um minuto em solução aquosa de Ácido sulfúrico(H2S) de (1 a 5%), na
ocasião de ser utilizada. A Folha preparada é retirada da solução e depois de
deixar escorrer um pouco o excesso do líquido, é aplicada sobre a superfície
polida da amostra, com as devidas precauções para assegurar um contato
perfeito, sem deslocações e evitar a interposição de bolhas de ar. Depois de
cinco minutos o Papel é mergulhado em um fixador comum de Hiposulfeto de
Sódio, durante uns dez minutos e em seguida lavado em água corrente durante
uma hora.

As Regiões ricas em sulfeto, fornecem manchas pardas ou pretas,
porque o Ácido Sulfúrico decompõe as inclusões, com desprendimento de Gás
Sulfúrico(H2S) que por sua vez, reage com o Brometo de Prata da camada
sensível do Papel Fotográfico, produzindo Sulfureto de Prata que fica fixado na
gelatina do Papel.

O fixador de Hiposulfeto de Sódio, elimina a parte do Brometo não
atacada e deixa inalterada a parte atacada quimicamente.

Procedimento do Experimental

1º- Colocar o Papel Fotográfico por mais ou menos um minuto em
solução aquosa de Ácido Sulfúrico (H2SO4) de concentração de (1 a 5%);

2º- Retirar o Papel Fotográfico da solução e deixar escorrer um pouco o
excesso do líquido;

3º- Aplicar sobre o Papel Fotográfico a Superfície Polida da Amostra,
Com cuidado, ao colocar para não deslocar a Amostra do lugar e para não
interpor bolhas de ar entre o Papel e a Amostra, aguardando então por cinco
minutos;

4º- Retira-se então a Amostra sobre o Papel Fotográfico;

5º- Mergulha-se o Papel Fotográfico na solução Fixadora de Hiposulfeto
de Sódio, deixando repousar por dez minutos;

6º- Retira-se o Papel Fotográfico da solução Fixadora de Hiposulfeto de
Sódio;

7º- Lavar O Papel Fotográfico em água corrente
durante uma hora.

Tratamento Térmico
3 Diagrama ferro - carbono
3.1 Liquefação e solidificação do ferro puro
Da mesma forma como foram apresenta dos os metais na unidade anterior,
pode-se apresentar a curva de solidificação (liquefação) do ferro puro, como mostra o
gráfico (fig. 3.1).
A curva apresenta várias características:
Existem quatro pontos de parada;


 existem intervalos na solidificação.

Fig. 3.1

O ponto de parada a 15360C é o da liquefação (fusão). Os outros pontos de
parada referem-se a uma mudança de estrutura cristalina do ferro no estado sólido.

Acima da temperatura de 9110C até 13920C, os átomos do ferro puro formam
uma rede cúbica de face centrada(fcc) chamada ferro  (gama) (fig. 3.2).

Abaixo de 9110C, os átomos transformam-se numa rede cúbica de corpo
centrado (ccc) chamada ferro  (alfa) (fig. 3.3).

A distancia entre os átomos na estrutura do cubo de face centrada é maior do
que na estrutura de cubo de corpo centrado, portanto neste estado é mais fácil
aceitaroutros átomos, como, por exemplo, átomos de carbono (fig. 3.2).

A esse fenómeno dá-se o nome de solubilidade no estado sólido.

Abaixo de 7690C o ferro é magnético. Acima da temperatura de 13920C, o ferro
transforma-se novamente em redecúbica de corpo centrado chamada ferro  (delta)
que, parao tratamento térmico, não tem importância.

fig. 3.2 fig. 3.3