Ligas não ferrosas

Propriedades mais relevantes dos metais e respectivas ligas

Propriedades tecnológicas Propriedades MecânicasPropriedades físicas

e químicas

-resistência à tracção, -resistência à fadiga,-resistência ao choque, -dureza, etc

-fusibilidade, -maleabilidade,-ductilidade, -soldabilidade, etc

-condutibilidade eléctrica, -condutibilidade térmica,-côr, -aptidão ao polimento, -coeficiente de dilatação,-resistência à corrosão,etc

Principais processos

fundiçãodeformação

plásticamaquinagem

a frio a quente

Ligas não ferrosasRazões para a sua utilização:

•Resistência à corrosão

•Resistência ao desgaste

•Condutibilidade eléctrica

•Peso reduzido (algumas)

•Resistência a altas temperaturas (outras)

•Boas resistência e rigidez específicas

Importância do diagrama de equilibrioPermite fazer previsões e extrair conclusões acerca de, por

exemplo:

Propriedades mecânicas Propriedades tecnológicas Tratamentos térmicos

Generalidades sobre solidificação

Os processos envolvidos na solidificação dependem:Processos controlados pela composição

química;Condições de arrefecimento.

Tipos de solidificação

i) solidificação a temperatura constante;Al puro; ligas Al-Si (eutécticas) (a presença de impurezas

dificulta a sua ocorrência a 100%)

ii) solidificação num intervalo de temperaturas;Al-Cu; Al-Mg; Al-Znparcialmente ligas Al-Si

Solidificação a temperatura constante

Solidificaçãoa temperatura constante(eutéctica)

Líquido

Sólido

Al-Si

Solidificação num intervalo de temperaturas

Zona de interesse industrial

Formação de compostos intermetálicos frágeis

Líquido

Líquido + sólido

Sólido

Al-Cu

NÃO FERROSOS

Ligas leves

Ligas Al Ligas Mg

Ligas BeLigas Ti

Ligas Cu

Bronzes

Cu-NiLatões

Ligas para altas temper.

Ligas baixo ponto de fusão

Ligas refractárias

NiPb, Sn, Zn Mo, Ta, W, Nb

Ligas de Alumínio

Consumo de Alumínio e suas ligas

Contentores e embalagens (não tóxicos)

Condutores eléctricos

(condutividade)

Construção(resistência à

corrosão)

Aplicações estruturais(elevada

resistência específica)

Asa de avião fabricada em liga de Al devido à sua elevada resistência específica

Bauxite ou Alumina hidratada(Al2O3 n H2O)

i) Preparação da alumina pura

ii) Electrólise da alumina pura(dissolvida num banho de criolite fundida)

Fases dametalurgiado Alumínio

Existem 3 variedades de bauxite:

VERMELHA (único minério de Al)

BRANCA (para pedras preciosas artificiais)

CINZENTA (para areia de fundição ou

abrasivos)

Composição: 62%Al2O3; 20% óxidos de Fe2%sílica; 4%óxidos de titânio; 12% água

GENERALIDADES

• É obtido com graus de pureza de 99.7, 99.8%;

• O seu processamento é caro, tendo restringido a sua aplicação até meados do século, mas é um dos materiais mais usados actualmente;

• Forma ligas com Mn, Cu, Mg, Si, Fe, Ni, Li, etc

• Algumas ligas possuem resistência mecânica superior aos aços estruturais.

PROPRIEDADES• Baixa densidade (1/3 do aço);• Boa condutibilidade térmica e eléctrica;

• Elevada resistência específica;• Grande ductilidade;• Fácil maquinação, fundição, soldadura e processamento em geral;

• Boa resistência à corrosão;• Custo moderado.

TRATAMENTOS

• Recozimentos;• Endurecimento por precipitação e envelhecimento, apenas em algumas ligas;

• Endurecimento por deformação plástica a frio (encruamento).

APLICAÇÕES

• Construção civil e arquitectura;• Embalagens e contentores;• Aeronáutica e aeroespacial;• Indústrias automóvel, ferroviária e naval;

• Condutores eléctricos alta voltagem;• Utensílios de cozinha;

LIGAS DE ALUMÍNIO

Ligas de trabalho mecânico

Não endurecíveispor tratamento

térmico

Endurecíveis portratamento térmico

Ligas de fundição

Al-CuAl-Cu-NiAl-Mg-SiAl-Zn-CuAl-Li

Al-MgAl-MnAl-Si

SOBRE OS ELEMENTOS DE LIGA

• A % de elementos de liga raramente ultrapassa 15%

• Independentemente dos elementos de liga, os diagramas de fases são muito idênticos

• Aumento de resist. por solução sólida – adicionar Mg, Fe, Mn

• Aumento de maquinabilidade – Cu• Aumento de resist. corrosão – Si• Aumento fluidez de fundição – Mn, Si

Ligas Alumínio-Cobre

A presença do cobre endurece muito o alumínio.

Características:

Excepcionais propriedades mecânicas;

Boa maquinabilidade;

Leveza (peso específico à volta de 2.8)

(33%Cu, 547ºC)

Ligas Alumínio-Silício

(11.6%Si, 577ºC)

BOAS PROPRIEDADES DE FUNDIÇÃOBOAS PROPRIEDADES DE FUNDIÇÃO

O silício endurece o Al;

Aumenta a fluidez (colabilidade);

Melhora a resistência à corrosão.

São muito resistentes ao choque;

Têm elevada condutibilidade;

Dificeis de maquinar (Si abrasivo).

Melhoria das propriedades mecânicas modificaçãoMelhoria das propriedades mecânicas modificação

Ligas Alumínio-SilícioAs ligas Al-Si podem ser, principalmente,:

Binárias – (Al-Si)

Ternárias – (Al-Si-Mg) endurecíveis por precipitação da fase Mg2Si

(Nota: existem ligas ainda mais complexas embora menos relevantes)Ex: com cobre (endurecimento por solução sólida) com cobre, magnésio e níquel (endurecimento por solução sólida)

Modificação das Ligas Alumínio-Silício

Adicionar na colher de vazamento cloreto de sódio ou mistura de fluoreto e cloreto de sódioAtenção à sobremodificação que também pode ser prejudicial

Pequena quantidade de sódio (< 0.01%) transforma a concentração eutéctica

11.6% para 13%577ºC para 570ºC

Ligas modificadas apresentam grão extremamente finoLigas modificadas apresentam grão extremamente fino

Melhoria de ductilidade, resistência ao choque, resistência mecânica, resistência à corrosão

TRATAMENTOTRATAMENTO

EFEITOEFEITO

CONSEQUÊNCIASCONSEQUÊNCIAS

Notas à modificação das ligas Al-Si

O sódio -reduz a colabilidade, sobretudo em ligas eutécticas;

- aumenta o perigo de gaseificação.

Utilização de outros elementos: Utilização de outros elementos: Estrôncio e antimónioEstrôncio e antimónio

oÉ mais durável;oNão provoca efeito sobremodificador;oDiminui menos a colabilidade;oÉ necessário maior quantidade de materialoMaior tendência à gaseificação.

oApenas afinador do eutéctico(estrutura lamelar);

oEfeito permanente.

Ligas Alumínio-Zinco

As ligas de Zinco são:

mais baratas que as de cobre parapropriedades mecânicas idênticas

Mas são:

menos resistentes à corrosão;mais pesadas.

Ligas Alumínio-Magnésio

Teor máximo de magnésio nas ligas deAl-Mg

O Mg associa-se a elementos comoCu, Si, Zn

Normalmente as ligas Al-Mg são ternárias

Al3Mg2

(34.5% Mg; 450ºC)

As ligas Al-Mg admitem têmpera As ligas Al-Mg admitem têmpera por precipitação;por precipitação;

As ligas Al-Mg têm peso específico de 2.6, pelo que são mais leves queo alumínio;

Têm boas propriedades mecânicas;Têm boas propriedades mecânicas;

boa maquinabilidade;boa maquinabilidade;

boa resistência à corrosão.boa resistência à corrosão.

Ligas Alumínio-Manganês

Al6Mn

O manganês aumenta

a dureza;

a resistência mecânica;

a resistência à corrosão.

O Manganês aparece na maioriadas ligas de alumínio ternárias e quaternárias

Aleu

téct

ico

S

E

+ f

ase

exce

dent

e

+ f

ase

exce

dent

e

+

eut

éctic

o

ESQUEMA TIPO DO DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DASLIGAS À BASE DE ALUMÍNIO

Ligas de deformação Ligas de fundição

frio quente

As ligas leves podem ser:

Consoante o fim a que se destinam:

Ligas de trabalho mecânico (deformação plástica);(ligas formadas por uma solução sólida são deformáveis a frio ou a quente)

Ligas para fundição(ligas com composição eutéctica apresentam melhor colabilidade, menor tendência para rechupes, fissuração, segregações, etc)

Tratamentos ao alumínio e às suas ligas

Tratamentos mecânicos – aumentam o grau de encruamento e isso implica: maior resistência mecânicamaior resistência mecânica menor alongamentomenor alongamento

Tratamentos térmicos – podem ser: recozido de distensão (estabilização)recozido de distensão (estabilização) recozido de recristalizaçãorecozido de recristalização recozido de homogeneização (difusão)recozido de homogeneização (difusão) têmpera por precipitaçãotêmpera por precipitação revenido ou maturação artificialrevenido ou maturação artificial

Objectivos: eliminar tensões residuais devidas a deformação plástica (a frio ou a quente), maquinagem ou a desempenos.

Procedimento a adoptar:

Aquecimento até temperaturas inferiores à recristalização para não se modificar a estrutura;

Estágio de, cerca de 4 horas;

Arrefecimento muito lento para evitar novas tensões.

Recozido de distensão

Deformação a quente: quando a deformação plástica é realizada acima da temperatura de recristalização do material

Deformação a frio: quando a deformação plástica é realizada abaixo da temperatura de recristalização do material

Recozido de recristalização

Tem por finalidade eliminar o encruamento adquirido pelo material ao deformar-sea frio (T ~ 300 a 400ºC)

Os grãos deformados recuperam a forma, fragmentam-se (germinação) dando umaestrutura mais fina (ver figura)

O encruamento aumenta a resistência mecânica

O encruamento aumenta o limite de cedência

O encruamento diminui a ductilidade

VARIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS EM FUNÇÃO DO GRAU DE ENCRUAMENTO

Antes da deformação

Depois da deformação

Chumbo - 4C Estanho - 4C Zinco 10C Alumínio de alta pureza 80C Cobre de alta pureza 120C Latão 60-40 475C Níquel 370C Ferro 450C Tungsténio 1200C

TEMPERATURAS DE RECRISTALIZAÇÃOTEMPERATURAS DE RECRISTALIZAÇÃO

Recozido de difusão e amaciamento

Objectivo:Objectivo:

Uniformizar a composição química e o grão das ligas que são propensasa heterogeneidade química e estrutural

Procedimento:Procedimento:

T ~ 450 – 550ºC durante 15 a 60 minutos

Este acabamento amacia as ligas endurecidas por têmpera anulando os efeitos desta e devolvendo-lhes o seu estado natural.

Têmpera por precipitação

Ocorre sempre que numa liga há lugar à formação de um composto químicodurante o arrefecimento (Al3Mg2; Al6Mn; Al2Mg; MgZn; etc)

Etapas:Etapas:

- O arrefecimento rápido suprime a sua formação;

- Como a estrutura formada é metaestável;

- Há lugar, posteriormente, à precipitação fina do composto químico.

Mecanismo do tratamento de endurecimento por precipitação, ou envelhecimento

Revenido ou Maturação artificial

Aquecimento a uma temperatura inferior à de têmpera para Aquecimento a uma temperatura inferior à de têmpera para dilatar a rede cistalina e facilitar a difusão e precipitação do dilatar a rede cistalina e facilitar a difusão e precipitação do composto químico, composto químico, abreviando o período de endurecimentoabreviando o período de endurecimento..

NOMENCLATURA DAS LIGAS DE ALUMÍNIO (ALUMINIUM ASSOCIATION)

LIGAS DE TRABALHO MECÂNICO• Consiste em 4 dígitos. O primeiro define o

principal elemento de liga•1xxx – Alumínio puro (99%)•2xxx – Ligas com Cu•3xxx – Ligas com Mn•4xxx – Ligas com Si•5xxx – Ligas com Mg•6xxx – Ligas com Mg e Si•7xxx – Ligas com Zn•8xxx – Outros elementos (Li...)

SUFIXOS• Uma letra seguida de um ou mais

algarismos,definindo a condição final• F – sem controle, como fabricado• W – tratamento de dissolução• O – recozido (trab. mecânico)• Hxy– deformado a frio (idem)

x=1–deformação a frio simplesx=2–parcialmente recozidox=3–estabilizado por trat. térmico a baixa temperaturay=8,6,4 ou 2–total. endurecido, 3/4, ½ ou ¼ endurecido

• Twz – tratado termicamente1-Envelhecido naturalmente2-Recozido (fundição apenas)3-Dissolução e def. a frio4- Dissolução e envelhec. natural5-Envelhecido em forno6-Dissolução e envelhec. forno7-Dissolução e estabilização8-Dissolução, def. frio e envelhec. em forno9- Dissolução, envelhec. forno e def. a frio...

LIGAS DE FUNDIÇÃO• Consiste em 4 dígitos. O primeiro define o

principal elemento de liga•1xx.x – Alumínio puro (99,5%)•2xx.x – Ligas com Cu•3xx.x – Ligas com Si+Cu ou Mg•4xx.x – Ligas com Si•5xx.x – Ligas com Mg•7xx.x – Ligas com Zn•8xx.x – Ligas com Sn

LIGAS DE ALUMÍNIO

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

1100 A C-D A A91100 0.12Cu Recozido(O) 90 35 35-45 Alimentos, produtos químicos, permutadores de calor, reflectores de luz

3003 A C-D A A93003 0.12Cu, 1.2Mn,0.1Zn

Recozido(O) 110 40 30-40 Utensílios culinários, reservatórios de pressão e tubagens, latas de bebidas

5052 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

2024 C B-C B-C A92024 4,4Cu, 1.5Mg, 0.6Mn

Tratado termic. (T4)

470 325 20 Estruturas aeronauticas, rebites, jantes de camião, parafusos

6061 B C-D A A96061 1.0Mg, 0.6Si, 0.3Cu

Tratado termic. (T4)

240 145 22-25 Camiões, canoas, automóveis, mobiliário, tubagens

7075 C B-D D A97075 5.6Zn,2.5Mg, 1.6Cu,0.23Cr

Tratado termic. (T6)

570 505 11 Estruturas aeronauticas e outras de elevado carregamento

295.0 A02950 4.5Cu, 1.1Si Tratado termic. (T4)

221 110 8,5 Volantes, jantes de camiões e aviões, carters

356.0 A03560 7.0Si, 0.3Mg Tratado termic. (T6)

228 164 3,5 Caixas de transmissão, blocos de motor

2090 --- 2.7Cu,0.25Mg2.25Li,0.12Zr

Trat. termic. e def. frio (T83)

455 455 5 Estruturas aeronauticas e de tanques criogénicos

8090 --- 1.3Cu,0.95Mg2.0Li,0.1Zr

Trat. termic. e def. frio (T651)

465 360 --- Estruturas aeronauticas e outras de elevado carregamento

Propriedades mecânicas

LIGAS DE TRABALHO MECÂNICO - NÃO TRATÁVEIS

LIGAS DE TRABALHO MECÂNICO - TRATÁVEIS TERMICAMENTE

LIGAS DE LÍTIO

LIGAS DE FUNDIÇÃO - TRATÁVEIS TERMICAMENTE

Res

ist.

co

rros

ão

Maq

uin.

Sol

dabi

l.

A= Excelente, D= fraco

Ligas de Magnésio

GENERALIDADES

• Mais leve dos metais estruturais• 3º metal mais abundante na crusta• Competidor ligas de Al e das de Cu• Processamento caro• Fraco em estado puro, bom quando forma ligas com Al, Zn, Mn, Th, Ce...

PROPRIEDADES

• Alta resistência específica• Baixa ductilidade• Baixo ponto de fusão=>fundição• Boa maquinabilidade a alta velocidade• Soldável• Boa resistência à corrosão• Boa resistência à fadiga• Alta resistência ao impacto• Inflamável – cuidado na maquinação

TRATAMENTOS

• Endurecimento por precipitação• Recozimentos• Endurecimento por deformação plástica possível, mas ... pouco

APLICAÇÕES

• 50% - elemento de liga no Alumínio• 21% - Ligas de Magnésio• 12% - dessulfurante e desoxidante• Quase todas de peças fundidas• Blocos de motor, volantes, apoios de assento, coluna de direcção

• Raquetes, patins, tacos de golf, bastões de baseball, bicicletas

• Componentes vários de aviação• Ânodo de sacrifício de navios

SOBRE OS ELEMENTOS DE LIGA • Aumento de resistência sempre por solução sólida

• Independente/ dos elementos de liga, os diagramas de fases são idênticos

• Adição de Al seguido de endurecimento por precipitação - aumento de resistência

• Refinar o tamanho de grão – Zr• Aumento de resistência à corrosão – Mn• Aumento resistência mecânica e fluência – Th, Ce

LIGAS DE MAGNÉSIO(MAGNESIUM ASSOCIATION, USA)

NOMENCLATURA(MAGNESIUM ASSOCIATION, USA)

• 2 letras indicando os dois principais elementos de liga (ord. crescente)

• 2 ou 3 algarismos indicando as percentagens x10

• 1 letra indica ordem standardização• Sufixos semelhantes às ligas de Al

LETRAS E ELEMENTOS DE LIGA

Alumínio – ABismuto – BCobre – CCádmio – DTerra rara – EFerro – FTório – HZircónio – KBerílio – L

Manganês – MNíquel – NChumbo – PPrata – QCrómio – RSilício – SEstanho – TZinco – Z

SISTEMAS BINÁRIOS PRINCIPAIS• Mg – Al

•Mg-Al-Mn - AMxx•Mg-Al-Zn - AZxx

• Mg – Zn•Mg-Zn-Zr - ZKxx•Mg-Zn-Th - ZHxx

• 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 de algumas ligas comerciais

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

AZ80A M11800 8.5Al, 0.5Zn, 0.12Mn

340 250 11 Elementos estruturais, peças forjadas

HK31A M13310 3.0Th, 0.6Zr Def. frio e parcialmente

recozido

255 200 9 Elementos estruturais com boa resistência até 315ºC

ZK60A M16600 5.5Zn, 0.45Zr Envelhecido artificialmente

350 285 11 Peças forjadas de grande resistência para aeronaves

AM60A M10600 6.0Al, 0.13Mn 220 130 6 Jantes de automóveisEZ33A M12330 2.7Zn, 0.6Zr,

3.3Terr. rarasEnvelhecido

artificialmente160 110 3 Peças fundidas para

utilização até 260ºCAZ91A M11910 9.0Al,

0.13Mn,0.7Zn230 150 3 Peças para automóveis, corta-

relva e malas de viagem

Propriedades mecânicas

LIGAS DE TRABALHO MECÂNICO

LIGAS DE FUNDIÇÃO

Ligas de Titânio

TITÂNIO e LIGAS DE TITÂNIO

GENERALIDADES

• Metal mais recente (a partir dos anos 50)• Abundante – custo elevado de obtenção• Possui uma transformação alotrópica Fase 880ºCFase

• Fase – HC – pouco dúctil• Fase – CCC – muito dúctil• Formação ligas afecta significativamente as

propriedades (Temperatura de transformação alotrópica, endurecimento por solução sólida)

• Ligas com Al, Sn, V, Mo, Nb, Mn, Cr, Fe, Co, Ta

PROPRIEDADES

• Baixa densidade (4.5ton/m3)• Alto ponto de fusão (1668ºC)• Grande resistência mecânica• Grande resistência específica• Excelente resistência corrosão abaixo de

550ºC• Acima de 550ºC tem baixa resistência à

corrosão e à fluência

TRATAMENTOS

• Recozimentos• Algumas ligas permitem tratamento térmico

de envelhecimento

APLICAÇÕES• Devido à grande resistência específica:

• Aeronáutica e aeroespacial• Motores a jacto (estruturas e componentes)• Pás e discos de turbinas• Viaturas competição e artigos desportivos

em geral• Devido à grande resistência à corrosão:

• Processamento químico• Submersíveis• Implantes biomédicos• Permutadores de calor

©20

03 B

rook

s/C

ole,

a d

ivis

ion

of T

hom

son

Lea

rnin

g, I

nc.

Tho

mso

n L

earn

ing ™

is a

trad

emar

k us

ed h

erei

n un

der

lice

nse.

Titânio-Estanho Titânio-Alumínio

Titânio-Molibdénio Titânio-Manganés

LIGAS DE TITÂNIO

Ligas

Ligas quase

Ligas

Ligas

Ti puro

Al,O,N,H,Ga

•Ligas não endurecíveis por Trat. Térmico – endurecimento por solução sólida•O Alumínio é o principal elemento de liga – até 5~6%•Resistência moderada a alta temperatura•Boa tenacidade, resistência à fluência e soldabilidade

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

V,Mo,Nb,Cr,Fe,Ta

•Alguma fase numa microestrutura essencialmente •Adiciona-se Sn e Zr para manter a resistência diminuindo o Al•Altas resistência mecânica, tenacidade, resistência à fluência, soldabilidade•Resistência aumentada com envelhecimento (=> menor resistência à corrosão)

V,Mo (peq.quantidade)

(ou duplex)

•Balanço conveniente de elementos => Microestrutura bifásica•Os tratamentos térmicos controlam a microestrutura e as propriedades

•Excelente resistência à corrosão•Alguma ductilidade (apesar de ter estrutura HC)•Baixa resistência mecânica

Características: resumo

Ti puro e ligas monofásicas - melhor resistência à corrosão e soldabilidade - não são tratáveis termicamente

Ligas + – permitem tratamento térmico - excelente combinação resistência mecânica vs ductilidade

Ligas – são metaestáveis (em condições de equilibrio transformam-se em ligas binárias)

- a resistência mecânica provém de endurecimento por solução sólida ou precipitação controlada da fase a através de tratamento térmico adequado

- a sua característica mais interessante é a melhor conformabilidade.

Composição CondiçãoRotura (MPa)

Cedência (MPa)

Extensão Rot. (%) Aplicações/Características

Comercial/Puro

(R50500) 99.1Ti Recozido 517 448 25 Blindagem de motores jacto, Cascas de aeronaves, equipamento resist à corrosão em navios e ind química

a Ti-5Al-2.5Sn

(R54520)

5.0Al, 2.5Sn Recozido 862 807 16 Caixas de turbinas de gás, equipamento químico com resistência mecânica até 480ºC

Quase a Ti-8Al-1Mo-1V

(R54810)

8.0Al, 1.0Mo, 1.0V

Recozido (duplex)

1000 951 15 Peças forjadas para motores a jacto (discos de compressor, cubos, etc)

a - b Ti-6Al-4V (R56400)

6.0Al, 4.0V Recozido 993 924 14 Implantes de elevada resistência, processamento químico, componentes estruturais de aeronaves

a - b Ti-6Al-6V-2Sn

(R56620)

6.0Al, 2.0Sn, 6.0V, 0.75Cu

Recozido 1069 1000 14 Componentes estruturais de alta resistência em aeronaves

b Ti-10V-2Fe-3Al

10.0V, 2.0Fe, 3.0Al

Dissolução e envelhec.

1276 1200 10 Melhor combinação de resistência e ductilidade, aplicações com uniformi. de propriedades em toda a peça, componentes estruturais de aeronaves

Propriedades mecânicas

Tipo de liga

Comum (UNS)

LIGAS DE TITÂNIO: Propriedades de algumas ligas comerciais

+

quase

+

Ligas de Berílio

LIGAS DE BERÍLIO

GENERALIDADES

• Material de grandes contrastes• Extremamente reactivo e sensível a

impurezas• Grande afinidade com o Oxigénio, formando

BeO tóxico• Custo elevado• Única liga com aplicação comercial é a liga

Lockalloy (62Be-38Al)

PROPRIEDADES

• Alta rigidez estado puro (303GPa)• Rigidez específica superior ao Al, Mg e Ti• Temperatura fusão próxima do aço• Ausência de ductilidade à Temperatura

ambiente• Grande ductilidade a 400ºC (50%)• Fraca soldabilidade• Maquinagem difícil• Excelente estabilidade dimensional

TRATAMENTOS

• Como praticamente não forma ligas também não pode sofrer tratamentos térmicos

• A sua fraca ductilidade não permite o encruamento, logo também não necessita de recozimentos

APLICAÇÕES

• Be puro é usado em armamento, pontas de mísseis, tubagens estruturais, componentes ópticos e instrumentos de precisão

• Ligado com Al, é usado em aeronáutica aeronaves e satélites e maxilas de travão em automóveis de competição

LIGAS DE BERÍLIO

Be,min BeO,max Al C Fe Mg Si OutrosRotura (MPa)

Ceden. (MPa)

Ext.Rot (%) Aplicações/Características

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

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-vermelhos de satélites GPS

I-220B 98,0 2,2 1000 1500 1500 800 800 400

I-400B 94,0 4,3 1600 2500 2500 800 800 400

Liga Be AlE

(GPa)

Dens. (ton/m^ 3 )

Rotura (MPa)

Ceden. (MPa)

Ext.Rot (%) Aplicações/Características

Lockalloy 62 38 200 2,1 380 290 5 - 7 Aviónica, aeronaves e satélites, maxilas de travão em automóveis de competição

Propriedades mecânicas

Grau

Componentes Impurezas, max (ppm)

OUTRAS LIGAS

GRAUS ESTRUTURAIS

GRAUS DE INSTRUMENTAÇÃO E ÓPTICA

Desenvolvidos para aplicação a sistemas de elevada precisão geométrica e grande resistência à deformação plástica.

Ligas de Cobre

Ligas de cobre

Este grupo de materiais é utilizado fundamentalmente:

- pela sua elevada condutibilidade eléctrica e térmica (condutores, serpentinas);- excelente resistência à corrosão (recipientes e canalizações);- facilidade de processamento;- boa resistência mecânica;- boa resistência à fadiga;- côr (aplicações artísticas).

Principais elementos de liga: Zn, Al, Sn, Ni, Si

0102030405060708090

100

Eléctrica Corrosão Térmica Estrutural Estética

Influência dos elementos de liga

Ligas de cobre mais importantes

Latões (ligas Cu-Zn) com teor máximo de 50% de Zn

– solução sólida, metálica, cfc, dúctil e maleável

– solução sólida, metálica, ccc, maleável, mais duro que – não metálica, frágil, muito dura

Bronzes (ligas Cu-Sn)

Tipos de latões Latões para fundição Latões para deformação plástica (mais importantes) Podem apresentar estruturas:

(exemplo: 70%Cu-30%Zn latão para cartuchos)

+ não podem ser laminados a frio; têm propriedades mecânicas

semelhantes a um aço macio

(exemplo: 60%Cu-40%Zn Metal de Muntz)

Os latões podem ser tratados termicamente (distensão, recristalização, homogeneização, têmpera e revenido)

No aquecimento pode ocorrer perda superficial de Zn (deszinsificação) se % Zn for superior a 15%

Latões

Latões Latões

Latões Latões

Latões especiais

São, geralmente, ligas ternárias Apareceram com o objectivo de se conseguirem propriedades semelhantes ao bronze (o

estanho é caro)

Exemplos: Latões com chumbo, latões com estanho

O seu fabrico é delicado

Elementos de liga: Al, Fe, Pb, Mn, Sn, SiAl, Fe, Pb, Mn, Sn, Si

Bronzes

BronzesBronzes

Bronzes fosforososBronzes fosforosos (ligas Cu-Sn que foram desoxidadas com fósforo)(ligas Cu-Sn que foram desoxidadas com fósforo)

têm melhor colabilidade pelo que se obtêm facilmente peças finas por fundição

Bronzes vermelhos Bronzes vermelhos (ligas Cu-Sn com adições de Zn e Pb)(ligas Cu-Sn com adições de Zn e Pb)Maior fusibilidade que os bronzes fosforososMaquinagem mais fácil (devido à presença de chumbo)Mais baratos que os fosforosos pelo que os substituem em muitas aplicações

Podem ser sujeitos a tratamentos térmicos e de deformação semelhantes aos latões

©20

03 B

rook

s/C

ole,

a d

ivis

ion

of T

hom

son

Lea

rnin

g, I

nc.

Tho

mso

n L

earn

ing ™

is a

trad

emar

k us

ed h

erei

n un

der

lice

nse.

Cobre-Zinco Cobre-Estanho

Cobre-AlumínioCobre-Berílio

Bronzes

Bronzes para aplicações de engenharia

Bronzes estátuas e artigos de arquitectura

Bronzes para sinos e instrumentos de precursão

ZONAS DE APLICAÇÃO DOS BRONZES