Materiais usados na construção mecânica

Propriedades dos Materiais Materiais Metálicos FerrososMateriais Metálicos Não-FerrososMateriais Poliméricos Matérias compósitos.

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DOS MATERIAIS

CONSTITUIÇÃO DOS MATERIAIS

Todos os materiais são constituídos de átomos e estes formados por várias partículas entre elas os prótons, os elétrons e os neutrons.

Por convenção, os prótons são partículas com cargas positivas, e os neutros, partículas estáveis que têm pouca influência sobre as propriedades físicas e químicas mais comuns dos elementos. Os elétrons, carregados negativamente, giram em órbitas em volta desse núcleo.

CONSTITUIÇÃO DOS MATERIAIS

Os átomos para se tornarem estáveis, combinam-se entre si, cedendo, recebendo ou compartilhando elétrons, até que a última camada de cada um fique com oito elétrons. É dessas combinações que surgem todos os materiais que conhecemos.

LIGAÇÃO METÁLICAA ligação metálica é responsável, entre outras propriedades,

pela elevada condutividade térmica e elétrica que todos os metais possuem, causada pela mobilidade dos elétrons de valência.

Para explicar as ligações metálicas, precisamos saber inicialmente que os átomos dos metais apresentam poucos elétrons na camada de valência. Esses elétrons podem ser removidos facilmente, enquanto que os demais ficam firmemente ligados ao núcleo. Isso origina uma estrutura formada pelos elétrons livres e por íons positivos constituídos pelo núcleo do átomo e pelos elétrons que não pertencem à camada de valência.

Como os elétrons de valência podem se mover livremente dentro da estrutura metálica, eles formam o que é chamado de “nuvem eletrônica”. Os íons positivos e a nuvem eletrônica negativa originam forças de atração que ligam os átomos de um metal entre si.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS

Os materiais são classificados em dois grandes grupos:

materiais metálicos ferrosos e não-ferrosos;materiais não-metálicos naturais e sintéticos.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAEssa divisão entre metálicos e não-metálicos

está direta mente ligada as propriedades desses materiais. Assim, os mate riais metálicos apresentam plasticidade, isto é, podem ser defor mados sem se quebrarem e conduzem bem o calor e a eletrici dade. Aliás, a condutividade tanto térmica quanto elétrica dos metais está estreitamente ligada à mobilidade dos elétrons dos átomos de sua estrutura. Os não-metálicos, por sua vez, são – na maioria dos casos – maus condutores de calor e eletricidade.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAPROPRIEDADE DOS MATERIAS

A escolha de um material deve-se às propriedades que este possui. Por exemplo: os aços carbono possui baixo custo e elevada resistência mecânica, embora sejam vulneráveis à corrosão. Já os plásticos, devidamente selecionados, possuem elevada resistência química a determinadas substâncias, mas sua resistência mecânica é inferior ao aço carbono.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAE ainda podemos listar diversas outras

propriedades qualitativas e quantitativas, pelas quais podemos realizar um estudo para selecionarmos corretamente um ou mais materiais a utilizar.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAPropriedades físicas determina o comportamento do material em

todas as circunstâncias do processo de fabricação e de utilização.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAAs propriedades mecânica aparecem quando

o material está sujeito a esforço de natureza mecânica. Isso quer dizer quando essas propriedades determinam a maior ou menor capacidade que o material tem para transmitir ou resistir aos esforços que lhe são aplicados.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA1.mecânica2.térmica3.elétricas

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAEssa capacidade não é só importante durante

o processo de fabricação , mas também durante a sua utilização.

• Resistência Mecânica - Propriedade que permite que o material seja capaz de resistir à ação de determinados tipos de esforços, como a tração e a compressão.

• Elasticidade - Capacidade do material em se deformar quando submetido a um esforço, e voltar à forma original quando retirado este esforço.

• Plasticidade - Capacidade do material se deformar quando submetido a um esforço e manter uma parcela da deformação quando retirado o esforço (maleável e dúctil).

• Ductilidade - Capacidade de o material deformar-se plasticamente sem romper-se.

• Tenacidade - Quantidade de energia necessária para romper um material.

• Dureza - Resistência do material à penetração, à deformação plástica e ao desgaste.• Fragilidade - Baixa resistência aos choques.• Densidade - Quantidade de matéria alocada dentro de um volume específico.• Ponto de Fusão - Temperatura na qual o material passa do estado sólido para o estado líquido.• Ponto de Ebulição - Temperatura na qual o material passa do estado líquido para o estado gasoso (ou vapor).• Dilatação Térmica - Variação dimensionada de um material devido a uma variação de temperatura.• Condutividade Térmica - Capacidade do material de conduzir calor.

• Resistividade - Resistência do material à passagem de corrente elétrica.• Condutividade Elétrica - Capacidade de conduzir eletricidade.• Resistência à Corrosão - Capacidade de o material resistir à deterioração causada pelo meio no qual está inserido.

PLASTICIDADE

Essa propriedade é importante para os processos de fabricação que exigem conformação mecânica.

A Plasticidade pode se apresentar no material sobre duas formas:

maleabilidade – redução a chapas.

ductilidade- redução a fios.

Em conjunto com as propriedades descritas, na escolha do material devem ser considerados ainda os fatores custo, disponibilidade no mercado, facilidade de fabricação e manutenção.

METAIS FERROSOS

Ferro - não é encontrado puro na natureza. Encontra-se geralmente combinado com outros elementos formando rochas as quais dá-se o nome de MINÉRIO.

Minério de ferro - O minério de ferro é retirado do subsolo, porém muitas vezes é encontrado exposto formando verdadeiras montanhas.

Os principais minérios de ferro são a Hematita e Magnetita.

Para retirar as impurezas, o minério é lavado, partido em pedaços menores e em seguida levados para a usina siderúrgica.

PROCESSO DE OBTENÇÃO

Usina siderurgia - Na usina, o minério é derretido num forno denominado ALTO FORNO.

No alto forno, já bastante aquecido, o minério é depositado em camadas sucessivas, intercaladas com carvão coque (combustível) e calcário (fundente).

Alto Forno

Estando o alto forno carregado, por meio de dispositivo especial injeta-se ar em seu interior. O ar ajuda a queima do carvão coque, que ao atingir 1200°C derrete o minério.

Como sub-produtos do alto forno podemos citar também a escória e os gases de alto forno.

A escória solidificada pode ser utilizada como lastro de ferrovias, material isolante, ou ainda na fabricação do cimento metalúrgico.

O segundo, devido ao seu alto poder calorífico, é utilizado nas próprias siderúrgicas, nos regeneradores, fornos diversos de aquecimento e caldeiras

O ferro ao derreter-se se deposita no fundo do alto forno. A este ferro dá-se o nome de ferro-gusa ou simplesmente gusa.

As impurezas ou escórias por serem mais leves, flutuam sobre o ferro gusa derretido.

Através de duas aberturas especiais, em alturas diferentes são retirados, primeiro a escória e em seguida o ferro-gusa que é despejado em panelas chamadas CADINHOS.

O ferro-gusa derretido é levado no cadinho e despejado em formas denominadas lingoteiras.

Uma vez resfriado, o ferro-gusa é retirado da lingoteira recebendo o nome de LINGOTE DE FERRO GUSA.

PROPRIEDADES MICROESTRUTURAIS

Os materiais compostos de uma mesma substância podem possuir propriedades diferentes entre si. Este efeito é devido à microestrutura do material, à forma na qual suas moléculas estão dispostas.

ESTRUTURA CRISTALINA

Todos os elementos são formados por moléculas que por sua vez são formadas por átomos. Na maioria dos materiais sólidos, as partículas se organizam sob a forma de uma rede em três dimensões, chamada estrutura cristalina.

ESTRUTURA CRISTALINA

Quando os metais são deformados por processos mecânicos, como a laminação, as camadas de átomos deslizam umas sobre as outras ao longo dos planos de átomos que se formam nas estruturas cristalinas. Esses planos são chamados de planos cristalinos.

ESTRUTURA CRISTALINA

As estruturas cristalinas cúbicas possuem mais planos de átomos do que as estruturas hexagonais. Por isso é mais fácil deformar um material que possui estrutura cúbica, como o alumínio, o cobre e o ferro, do que um metal de estrutura hexagonal, como o magnésio e o cádmio.

ESTRUTURA CRISTALINA

Outra definição importante é a do contorno de grão, que surgem durante o processo de solidificação do material. Com o resfriamento do material líquido inicia-se a formação dos cristais em diversos pontos ao mesmo tempo. Nos locais onde esses cristais se encontram, forma-se uma área de transição com átomos que não pertencem a nenhum dos cristais.

ESTRUTURA CRISTALINA

Na região dos contornos de grãos a deformação é mais difícil, pois os planos cristalinos são interrompidos, dificultando o deslizamento. Por isso a ruptura de um metal, na maioria dos casos acontece no contorno de grão.

ESTRUTURA CRISTALINA

ESTRUTURA CRISTALINA

ESTRUTURAS CRISTALINASUm material cristalino é um no qual átomos estão

situados numa disposição repetitiva ou periódica ao longo de grandes distâncias atômicas; isto é, existe uma ordenação de grande alcance tal que na solidificação, os átomos se posicionarão entre si num modo tridimensional repetitivo, onde cada átomo está ligado aos seus átomos vizinhos mais próximos.

Quando se descreve estruturas cristalinas, pensa-se em átomos (ou íons) como sendo esferas sólidas tendo diâmetros bem definidos.

ESTRUTURAS CRISTALINASCélulas unitárias para a maioria das estruturas

cristalinas são paralelepípedos ou prismas tendo três conjuntos de faces paralelas; dentro do agregado de esferas está traçada uma célula unitária, que neste caso consiste de um cubo.

Uma célula unitária é escolhida para representar a simetria da estrutura cristalina, dentro do qual todas as posições dos átomos no cristal podem ser geradas por translações das distâncias integrais da célula unitária ao longo de suas arestas.

Assim a célula unitária é a unidade estrutural básica ou o tijolo de construção da estrutura cristalina e define a estrutura cristalina em razão da sua geometria e das posições dos átomos dentro dela.

ESTRUTURAS CRISTALINAS METÁLICAS

Quatro estruturas cristalinas relativamente simples são encontradas para muitos dos metais comuns: cúbica simples, cúbica de face centrada, cúbica de corpo centrado e hexagonal compacta.

A ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACE CENTRADA

A ESTRUTURA CRISTALINA CÚBICA DE FACE CENTRADA

A estrutura cristalina encontrada para muitos metais tem uma célula untaria de geometria cúbica, com os átomos localizados em cada um dos cantos e nos centros de todas as faces do cubo. Ela é apropriadamente chamada estrutura cúbica de face centrada (CFC). Alguns dos metais familiares tendo esta estrutura cristalina são cobre, alumínio, prata e ouro

As faces do topo e da base da célula unitária consiste de 6 átomos que formam hexágonos regulares e circundam um único átomo no centro.

Um outro plano que fornece 3 átomos adicionais à célula unitária está situado entre os planos do topo e da base

Os metais HC incluem cádmio, magnésio, titânio, e zinco

ESTRUTURA CRISTALINA HEXAGONAL COMPACTA

Essa é a forma mais simples de coordenação atômica. Consiste de oito átomos ocupando os respectivos cantos de um cubo.

IMPERFEIÇÕES EM SÓLIDOS

Por que estudar Imperfeições em Sólidos?- As propriedades de alguns materiais são

influenciadas pela presença de imperfeiçõesExemplo:- Propriedades mecânicas de metais puros

experimentam alterações significativas quando átomos de impurezas são adicionados.

- Materiais semicondutores funcionam devido a concentrações controladas de impurezas específicas que são incorporadas em regiões pequenas e localizadas

IMPERFEIÇÕES EM SÓLIDOSTipos de imperfeições- Defeitos pontuais- Defeitos de linha (discordâncias)- Defeitos de interface (grão e maclas)- Defeitos volumétricos (inclusões, precipitados)

O que é um defeito?- É uma imperfeição ou um "erro" no arranjo

periódico regular dos átomos em um cristal.- Podem envolver uma irregularidade na posição

dos átomos e no tipo de átomos

IMPERFEIÇÕES ESTRUTURAISApenas uma pequena fração dos sítios atômicos

são imperfeitos. Menos de 1 em 1 milhãoMesmo sendo poucos eles influenciam muito nas

propriedades dos materiais e nem sempre de forma negativa

Exemplos de efeitos da presença de imperfeições. - A deformação mecânica dos materiais promove a

formação de imperfeições que geram um aumento na resistência mecânica (processo conhecido como encruamento)

DEFEITOS PONTUAIS

Lacunas - Envolve a falta de um átomo

DEFEITOS PONTUAIS

Intersticiais - Envolve um átomo extra no interstício (do próprio cristal)

IMPUREZAS NOS SÓLIDOS

Um metal considerado puro sempre tem impurezas (átomos estranhos) presentes

A presença de impurezas promove a formação de defeitos pontuais

IMPUREZAS NOS SÓLIDOS

Ligas metálicasImpurezas são adicionadas intencionalmente

com a finalidade:- Aumentar a resistência mecânica- Aumentar a resistência à corrosão- Aumentar a condutividade elétrica

DEFEITO DE LINHA

É um defeito linear ou unidimensional em torno do qual alguns dos átomos estão desalinhados;

As discordâncias estão associadas com a cristalização e a deformação (origem: térmica, mecânica e supersaturação de defeitos pontuais)

A presença deste defeito é a responsável pela deformação, falha e ruptura dos materiais

DIAGRAMAS DE FASE

Como já definido, o aço é basicamente uma liga ferro-carbono com no máximo 2% de carbono aproximadamente, dentro do aço.

O carbono une-se ao ferro formando um composto denominado carboneto de ferro (Fe3C). Trata-se de uma substância muito dura, que confere a dureza do aço, aumentando sua resistência mecânica. Por outro lado, diminui sua ductilidade, sua resistência ao choque e à soldabilidade, além de torná-lo difícil de ser trabalhado por conformação mecânica.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAO ferro é um metal que se caracteriza por

apresentar várias fases alotrópicas. A temperatura de fusão do ferro é 1.538 °C: abaixo dessa temperatura, o ferro cristaliza de acordo com um reticulado cúbico centrado (CCC) e a forma alotrópica correspondente é chamada “delta”.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAEssa forma persiste estável até que se

alcance a temperatura de cerca de 1.394°C: nesse instante, ocorre uma redisposição espontânea dos átomos e forma-se um novo reticulado – o cúbico de face centrada (CFC) que corresponde à forma alotrópica do ferro chamada de “gama”. Declinando mais a temperatura a cerca de 912°C, ocorre nova transformação alotrópica, com novo rearranjo atômico, voltando o

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAreticulado a readquirir a forma cúbica

centrada; essa forma alotrópica é chamada “alfa”. Abaixo de 912°C não ocorre mais qualquer rearranjo atômico. Não surge, pois, nenhuma nova forma alotrópica. Entretanto, a cerca de 770°C verifica-se uma nova transformação, ou seja, o ferro começa a comportar-se, ferro magneticamente.

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICAA cada transformação alotrópica corresponde um

desprendimento de calor latente e fusão, como aliás ocorre quando o ferro líquido se solidifica. Assim, durante a solidificação e por ocasião das transformações alotrópicas, verificam-se mudanças de energia que causam descontinuidade nas curvas de resfriamento e aquecimento, que são traduzidas graficamente quer como uma “parada” a uma temperatura constante, quer como uma modificação na inclinação da curva.

Diagrama de Fases Ferro-Carboneto de Ferro (Fe-Fe3C)

O ferro puro, ao ser aquecido experimenta duas alterações na sua estrutura cristalina antes de se fundir. A temperatura ambiente, a forma estável, conhecida como ferrita, ou ferro alfa possui uma estrutura cristalina CCC.

A ferrita experimenta uma transformação para austenita com estrutura cristalina CFC ou ferro γ, à temperatura de 912ºC.

Essa austenita persiste ate 1394ºC, temperatura em que a austenita CFC reverte novamente para uma fase com estrutura CCC, conhecida por ferrita δ.

LIGAS FERRO CARBONETOO carbono é uma impureza intersticial no ferro e

forma uma solução sólida tanto com a ferrita a como com a austenita. Na ferrita α, com estrutura CCC, somente pequenas concentrações de carbono são solúveis. A solubilidade máxima é 0,022% a 727°C. Na Temperatura Ambiente é de 0,008 %C.

A solubilidade limitada pode ser explicada pela forma e tamanho das posições intersticiais na estrutura CCC, que torna difícil acomodar os átomos de carbono.

Embora presente em baixas concentrações, o carbono influencia de maneira significativa as propriedades mecânicas da ferrita, magnética abaixo de 768°C com uma densidade de 7,88g/cm3

A ferrita é um constituinte do aço cuja característica principal é a baixa solubilidade do carbono em sua estrutura (cerca de 0,008%).

A cementita é o composto Fe3C. A austenita é um composto estável somente até atingir

a temperatura de 723°C, quando ocorre uma transformação brusca.

Neste ponto a ferrita e a cementita não têm tempo suficientes para assumirem posições distintas, formando então um novo constituinte chamado perlita.

A constituição estrutural à temperatura ambiente das ligas ferro-carbono de 0% até 2,11% de carbono, esfriado lentamente a partir de temperaturas acima da zona crítica é a seguinte:

• ferro comercialmente puro - ferrita;

• aços hipoeutetóides (até 0,77% de C) - ferrita e perlita;

• aços eutetóides (0,77% de C) - perlita;

• aços hipereutetóides (0,77 a 2,11% de C) - perlita e cementita.

Aspecto micrográfico do ferro comercialmente puro

Aspecto micrográfico da perlita

Aspecto micrográfico de um aço hipoeutetóide esfriado

lentamente. As áreas brancas são de ferrita e as

áreas escuras são de perlita.

Aspecto micrográfico de um aço hipereutetóide esfriado

lentamente. A cementita está disposta em torno dos grãos de

perlita, formando uma rede

METAIS

Metais são extremamente bons condutores de eletricidade e de calor e não são transparentes à luz visível: a superfície de um metal polido tem aparência lustrosa.

Além disso, metais são bastante fortes, ainda deformáveis, que respondem pelo seu extensivo uso em aplicações estruturais.

LIGAS

Proporcionam uma melhora de uma propriedade particular ou uma melhor combinação de propriedades. Nos aços o carbono varia de 0,008% 2,11%. Se o carbono for maior que 2,11% é ferro fundido.

FERRO

Caracteriza-se pela grande ductibilidade, que permite transformá-lo em fios e arames; e maleabilidade, que facilita a fabricação de folhas laminares.

Entre suas propriedades físicas destaca-se o magnetismo, que o torna um ótimo material para fabricar ímãs.

Quanto às propriedades químicas, o ferro é inalterável, em temperatura normal, quando exposto ao ar seco.

Submetido ao ar úmido, o ferro metálico sofre oxidação e se transforma lentamente em ferrugem (óxido de ferro), o que pode ser evitado se o ferro for revestido de metal mais resistente à corrosão, como zinco (ferro galvanizado), estanho (folha-de-flandres) ou cromo (ferro cromado).

O ferro é atacado facilmente por ácidos.

MINÉRIO DE FERRO

É a matéria-prima portadora do principal elemento que é o ferro, normalmente este aparece combinado com o oxigênio na forma de óxido (composto químico). Esta combinação pode ocorrer de várias formas originando minérios de composição química e características diferentes.

Os minérios que apresentam interesse econômico para a siderurgia são basicamente os óxidos, sendo os mais utilizados a hematita e a magnetita.

Hematita - é o tipo mais comum de minério de ferro, constituído essencialmente pelo óxido com fórmula Fe2O3 (trióxido). Apresenta um teor nominal de 69,5% de ferro contido, mas o teor varia de 45 a 68% devido à presença de ganga.

Ganga - são as impurezas contidas nos minérios. É a parte não aproveitada da fragmentação de minérios.

Os principais tipos de ganga encontrados em minérios são micro-inclusões de Silício, Enxofre e Fósforo.

A ganga é responsável pela perda da qualidade do produto da exploração de minérios, sendo que ela afeta nas propriedades mecânicas e químicas do minério, além de alterar a sua ductibilidade e resistência.

MINÉRIO DE FERRO

MINÉRIO DE FERRO

Magnetita - Constituída essencialmente do óxido de ferro cuja fórmula é Fe3O4 (peróxido).

Apresenta um teor nominal de 72,4% de ferro, sendo que o seu teor real varia de 50 a 70%. É um material de cor cinza escuro e apresenta propriedades magnéticas, o que facilita a sua concentração nas operações de beneficiamento de minérios.

MINÉRIO DE FERROLimonita - Consiste essencialmente em Hematita hidratada

(Fe2O3). Em conseqüência varia também o teor nominal de ferro sendo que o teor real normalmente não ultrapassa 65%. Apresenta-se como um material de cor marrom.

Siderita - É um tipo pouco frequente de minérios, ocorrendo normalmente como componente de mistura da hematita e em pequenas proporções. Apresenta-se na fórmula FeCO3 (Carbonato), sendo que seu teor real varia de 10 a 40%.

Pirita - Também de pouca importância, normalmente aparece como componente de mistura de minérios de outros metais (minérios de cobre, por exemplo). Sua fórmula básica é FeS2

LIGAS FERROSASAs ligas ferrosas são aquelas na qual o ferro é o

componente principal, porém o carbono, assim como outros elementos de liga poderá estar presente. Existem três tipos de ligas: ferro, aço e ferro fundido.

O ferro comercialmente puro contém menos do que 0,008%C sendo composto extensivamente da fase ferrita à temperatura ambiente. As ligas ferro-carbono que contém entre 0,008 e 2,14%C são classificadas como aços. A microestrutura consiste tanto da fase α como da fase Fe3C. Embora uma liga de aço possa conter até 2,14%C as concentrações de carbono raramente excedem a 1%.

Os ferros fundidos são classificados como ligas ferrosa que contêm entre 2,14 e 6,67%C entretanto os ferros fundidos comerciais contém normalmente menos do que 4,5%C.

LIGAS METÁLICASDo ponto de vista da produção industrial, quanto melhores

forem as propriedades mecânicas de um material qualquer, melhor será sua utilização.

Com o aço, o material mais usado na indústria mecânica, não podia ser diferente. Seja pelo controle da quantidade de carbono e de impurezas, seja pela adição de outros elementos, ou por meio de tratamento térmico, é possível fazer com que ele tenha um desempenho muito melhor no processo de fabricação e na utilização que a gente faz da peça depois de fabricada.

Antes mesmo de conhecer o ferro, o homem já conhecia ao menos uma liga metálica: o bronze. Por observação, ele percebeu que a “mistura” de dois metais melhorava o desempenho do metal que estava em maior quantidade.

LIGAS METÁLICAS

ligas metálicas são, na verdade, o que chamamos de uma solução sólida. Ou seja, a mistura completa dos átomos de dois ou mais elementos onde pelo menos um é metal.

Nos metais, as soluções sólidas são formadas graças à ligação entre os átomos dos metais, causada pela atração entre os íons positivos e a “nuvem eletrônica” que fica em volta dos átomos. A figura a seguir representa, esquematicamente, tipos de soluções sólidas.

Só que, para que isso aconteça, os tamanhos e a estrutura dos átomos dos elementos de liga devem ser parecidos e ter propriedades eletroquímicas também parecidas. O cobre e o ferro, por exemplo, dissolvem muitos metais. Os átomos de carbono, por sua vez, por serem relativamente pequenos, dissolvem-se intersticialmente, ou seja, ocupando espaços vazios, entre os átomos do ferro.

LIGAS METÁLICAS

Por isso, o aço mais comum que existe é o aço-carbono, uma liga de ferro com pequenas quantidades de carbono (máximo 2%) e elementos residuais, ou seja, elementos que ficam no material metálico após o processo de fabricação.

Dentro do aço, o carbono, juntando-se com o ferro, forma um composto chamado carbeto de ferro (Fe3C), uma substância muito dura. Isso dá dureza ao aço, aumentando sua resistência mecânica.

Por outro lado, diminui sua ductilidade, sua resistência ao choque e à soldabilidade, e torna-o difícil de trabalhar por conformação mecânica. Esse tipo de aço constitui a mais importante categoria de materiais metálicos usada na construção de máquinas, equipamentos, estruturas, veículos e componentes dos mais diversos tipos, para os mais diferentes sistemas mecânicos.

AÇO CARBONOAs impurezas, como o manganês, o silício, o

fósforo, o enxofre e o alumínio fazem parte das matérias-primas usadas no processo de produção do aço. Elas podem estar presentes no minério ou ser adicionadas para provocar alguma reação química desejável, como a desoxidação, por exemplo.

ELEMENTOS DE LIGA

elemento, metálico ou não, que é adicionado a um metal (chamado de metal-base) de tal maneira que melhora alguma propriedade desse metal-base. Por exemplo, adicionando quantidades adequadas de estanho ao cobre, obtém-se o bronze, que é mais duro que o cobre.

Por mais controlado que seja o processo de fabricação do aço, é impossível produzi-lo sem essas impurezas. E elas, de certa forma, têm influência sobre as propriedades desse material.

Quando adicionadas propositalmente são consideradas elementos de liga, conferindo propriedades especiais ao aço. Às vezes, elas ajudam, às vezes, elas atrapalham. Assim, o que se deve fazer é controlar suas quantidades.

MANGANÊSO manganês é a impureza encontrada em maior

quantidade no aço (até 1,65%). Se você está mesmo ligado, deve se lembrar que, na produção do aço, ele é adicionado para auxiliar na desoxidação do metal líquido e para neutralizar o efeito nocivo do enxofre. Nesse processo, ele se combina primeiro com o enxofre

e forma o sulfeto de manganês (MnS). Isso aumenta a forjabilidade do aço, a temperabilidade, a resistência ao choque e o limite elástico. Em quantidades maiores, ele se combina com parte do carbono e forma o carbeto de manganês (Mn3C), que é muito duro. Isso diminui a ductilidade do aço.

FÓSFOROO fósforo é um elemento cuja quantidade presente no

aço deve ser controlada, principalmente, nos aços duros, com alto teor de carbono. Quando ultrapassa certos limites, ele faz o aço ficar mais duro ainda e, por isso, mais frágil a frio. Isso quer dizer que a peça de aço, com valores indesejáveis de fósforo, pode quebrar facilmente quando usada em temperatura ambiente.

Um teor de fósforo em torno de 0,04% faz o aço se romper se for deformado a quente, porque forma um composto que se funde a uma temperatura muito menor (1.000ºC) que a do ferro (1.500ºC).

Em aços de baixo teor de carbono, por outro lado, seu efeito nocivo é menor, pois nesse caso o fósforo auxilia no aumento da dureza, e também aumenta a resistência à tração, a resistência à corrosão e a usinabilidade.

ENXOFREO enxofre é uma impureza muito difícil de ser

eliminada. No aço, ele pode se combinar com o ferro e formar o sulfeto ferroso (FeS), que faz o aço se romper, com facilidade ao ser laminado, forjado ou vergado em temperaturas acima de 1.000ºC. Assim, o teor máximo de enxofre permitido é de 0,05%.

Sabendo que o enxofre se combina melhor com o manganês do que com o ferro, os profissionais que entendem de metalurgia colocam no aço uma quantidade de manganês duas vezes maior do que a de enxofre, porque ele vai “preferir” se combinar com o manganês. Com isso, forma-se o sulfeto de manganês (MnS) que se solidifica em níveis de temperatura semelhantes aos do aço. Por isso, sua presença no aço não é tão nociva.

SILÍCIO

O silício é acrescentado ao metal líquido, para auxiliar na desoxidação e impedir a formação de bolhas nos lingotes. Ele está presente, no aço, em teores de até 0,6%, e não tem grande influência sobre suas propriedades.

ALUMÍNIO

É adicionado ao metal líquido para auxiliar na desoxidação é o alumínio. Ele é usado para "acalmar" o aço, ou seja, para diminuir ou eliminar o desprendimento de gases que agitam o aço quando ele está se solidificando.

INCLUSÕES NÃO METÁLICASO enxofre, o manganês, o silício e o alumínio também

formam, dentro do aço, compostos chamados de “inclusões não metálicas”. Essas inclusões são partículas alongadas ou em forma de esferas muito pequenas que ficam espalhadas no meio do material metálico. O alumínio, por exemplo, combina-se com o oxigênio e forma um composto chamado alumina (Al2O3). Quando em quantidades reduzidas, a alumina, que se apresenta sob a forma de partículas muito pequenas, afeta minimamente as propriedades do aço.

Outras inclusões não-metálicas são os silicatos, formados a partir do silício e que favorecem o aparecimento de microtrincas na estrutura do aço; e os sulfetos, formados a partir do enxofre, que causam menor influência que os silicatos no surgimento de microtrincas.

possibilidades para melhorar a resistência mecânica de qualquer metal:

- aplicar processos de fabricação por conformação mecânica, como prensagem e laminação, por exemplo;

- tratar o metal termicamente, ou seja, submetê-lo a aquecimento e resfriamento sob condições controladas

- acrescentar elementos de liga.

AÇO LIGAEntão, quando o aço é um aço-liga?Quando as quantidades dos elementos

adicionados são muito maiores do que as encontradas nos aços-carbono comuns.

E quando essa adição ajuda o aço na modificação e melhoria de suas propriedades mecânicas.

Dependendo da quantidade dos elementos de liga adicionados, o aço-liga pode ser um aço de baixa liga, se tiver até 5% de elementos de adição, ou um aço de liga especial, se tiver quantidades de elementos de liga maiores do que 5%.

Aço 1020. O que é isso?

Esse tipo de informação é padronizado pelo norma da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) NBR 6006

Em função da composição química, os aços são classificados por meio de um número, de quatro ou cinco dígitos, no qual cada dígito tem a função de indicar uma coisa

Os dois últimos dígitos indicam a porcentagem de carbono presente no aço. Isso quer dizer que o número 1020, que demos como exemplo, é um aço-carbono, com até 1% de manganês e 0,20% de carbono.

Um número 1410 indica, então, que se trata de um aço-carbono, com adição de nióbio e de 0,10% de carbono.

Os aços-liga também são identificados por um número de quatro dígitos: os dois primeiros indicam os elementos de liga predominantes nos aços.

Por exemplo:- 23 indica ligas com níquel,- 31 indica ligas de níquel e cromo

BRONZEFormado por cobre (Cu) e estanho (Sn) Apresenta elevada dureza e boa resistência mecânica e à

corrosão, além de ser um bom condutor de eletricidade. Nas ligas usadas atualmente, a proporção do estanho adicionado ao cobre é de até 12%.

O bronze com até 10% de estanho pode ser laminado e estirado e tem alta resistência à tração, à corrosão e à fadiga. As ligas com essa faixa de proporção de estanho são usadas na fabricação de parafusos e engrenagens para trabalho pesado, mancais e componentes que suportam pesadas cargas de compressão, tubos, componentes para a indústria têxtil, química e de papel, varetas e eletrodos para soldagem.

O bronze, que contém mais de 12% de estanho, antigamente era usado na fabricação de canhões e sinos.

A liga de cobre e estanho que é desoxidada com fósforo, chama-se bronze fosforoso

BRONZES ESPECIAISbronze de alumínio contém até 13% de alumínio. Ele é

empregado na laminação a frio de chapas resistentes à corrosão, na fabricação de tubos de condensadores, evaporadores e trocadores de calor; recipientes para a indústria química; autoclaves; instalações criogênicas, componentes de torres de resfriamento; engrenagens e ferramentas para a conformação de plásticos; hastes e hélices navais; buchas e peças resistentes à corrosão.

bronze ao silício, com até 4% de silício, apresenta alta resistência à ruptura e alta tenacidade. 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.

O bronze ao berílio geralmente contém até 2% de berílio. É uma liga que tem alta resistência à corrosão e à fadiga, relativamente alta condutividade elétrica e alta dureza, conservando a tenacidade. Essas características são adquiridas após o tratamento térmico. Por sua alta resistência mecânica e propriedades antifaiscantes, essa liga é especialmente indicada para equipamentos de soldagem e ferramentas elétricas não faiscantes.

LATÃO

O latão é a liga de cobre (Cu) e zinco (Zn) que você provavelmente associa a objetos de decoração. É aquele metal amarelo usado em acabamento de móveis e fechaduras, por exemplo.

Essa liga contém entre 5 e 45% de zinco. Sua temperatura de fusão varia de 800ºC a 1.070ºC, dependendo do teor de zinco que ele apresenta. Em geral, quanto mais zinco o latão contiver, mais baixa será sua temperatura de fusão.

Uma coisa que é interessante saber, é que o latão varia de cor conforme a porcentagem do zinco presente na liga.

LATÃO

É uma liga dúctil, maleável e boa condutora de eletricidade e calor; tem boa resistência mecânica e excelente resistência à corrosão. Ela pode ser fundida, forjada, laminada e estirada a frio.

A fim de melhorar a resistência mecânica, a usinabilidade e a resistência à corrosão do latão, outros elementos de liga são adicionados a sua composição. São eles o chumbo, o estanho e o níquel.

AÇOS INOXIDÁVEISAço inox é o termo empregado para identificar uma família de

aços contendo, no mínimo, 11% de cromo, que lhes garante elevada resistência à oxidação.

O cromo disperso em todo o material de forma homogênea, em contato com o oxigênio do ar, forma uma fina camada de óxido na superfície do aço, contínua e muito resistente, protegendo-o contra ataques corrosivos do meio ambiente.

Este filme protege toda a superfície do aço inox e, de maneira geral, esta resistência aumenta à medida que mais cromo é adicionado à mistura.

Mesmo quando o aço inox sofre algum tipo de dano, sejam arranhões, amassamentos ou cortes, imediatamente o oxigênio do ar combina-se com o cromo, formando novamente o filme protetor, recompondo a resistência à corrosão

AÇOS INOXIDÁVEISAlém do cromo, outros elementos são adicionados ao aço inox

elevando a sua resistência à corrosão, tais como o níquel, o molibdênio, o vanádio, o tungstênio e outros. Estes elementos tornam o aço inox adequado à múltiplas aplicações, cada uma delas contendo porcentagens específicas destas substâncias químicas.

Existem diferenças entre as aplicações dos aços inox, e a classificação mais simples e mais usada dos aços inoxidáveis é baseada na microestrutura que apresentam à temperatura ambiente.

Nessas condições, são considerados os três grupos seguintes: martensíticos, ferríticos e austeníticos.

Aços Inoxidáveis MartensíticosEstes aços caracterizam-se por serem aços-cromo,

contendo cromo entre 11,5% e 18,0%; eles tornam-se martensíticos e endurecem pela têmpera.

As características mais importantes destes aços são as seguintes:

- são ferro-magnéticos; - podem ser facilmente trabalhados, tanto a quente como a

frio, sobretudo quando o teor de carbono for baixo; - apresentam boa resistência à corrosão quando expostos

ao tempo, à ação da água e de certas substâncias químicas; à medida que aumenta o teor de carbono, fica prejudicada a resistência a corrosão, o que, entretanto, é compensado pelo maior teor de cromo;

Aços Inoxidáveis Martensíticos

- o níquel melhora sua resistência à corrosão; o melhor aço inoxidável martensítico, sob o ponto de vista de resistência à corrosão, é o 431, devido ao baixo carbono, alto cromo e presença de níquel;

- a têmpera também melhora a resistência à corrosão, pois contribui para evitar a possibilidade de precipitação de carbonetos.

Aços Inoxidáveis Ferríticos

Neste grupo, o cromo ainda é o principal elemento de liga, podendo atingir valores muito elevados, superiores a 25%. Como o teor de carbono é baixo - máximo de 0,20% - a faixa austenítica fica totalmente eliminada e, em consequência, esses aços não são endurecíveis pela têmpera.

Aços Inoxidáveis Austeníticos Estes aços podem ser divididos em dois grupos: aços ao

cromo-níquel e aços ao cromo manganês-níquel A introdução do níquel melhora consideravelmente a

resistência à corrosão e a resistência à oxidação a altas temperaturas

As características principais dos aços inoxidáveis austeníticos são:

- não magnéticos; - não endurecíveis, por serem austeníticos; - quando encruados, apresentam um fenômeno interessante:

o aumento da dureza que se verifica é bem superior ao que se encontraria, mediante a mesma deformação, em outros aços

CUIDADOS NO MANUSEIO DO AÇO INOXIDÁVEL

1. A limpeza é de extrema importância. Depósitos de sujeira e graxa podem ser facilmente removidos com detergentes e água. Sempre que possível o aço deve ser inteiramente enxugado e seco após a lavagem. Limpezas periódicas manterão a superfície brilhante e ajudarão a prevenir a corrosão

2. Depósitos que aderem à sua superfície devem ser removidos, especialmente nas fendas e cantos. Quando forem usados abrasivos na limpeza, friccionar sempre na direção das linhas de polimento ou “grão” do aço inoxidável para evitar arranhões. Nunca use palha ou esponja de aço comum no aço inoxidável. Partículas de ferro da palha ou esponjas de aço feitas de aço carbono podem aderir à superfície, causando corrosão. Use esponja de aço inoxidável ou escova macia de fibras vegetais.

3. Contatos com metais diferentes devem ser evitados sempre que possível. Isto ajudará a prevenir corrosão galvânica, quando estão presentes soluções ácidas ou salinas.

4. Descolorações ou coloração de aquecimento provenientes de sobre-aquecimento, podem ser removidas por polimento com um pó ou por meio de soluções químicas especiais.

5. Deve ser feita uma avaliação de todos os materiais e produtos químicos que estarão em contato com o aço inoxidável como também uma comparação das propriedades mecânicas e químicas, antes que a seleção de materiais seja feita.

6. Não se deve permitir que soluções salinas ou ácidas evaporem e sequem sobre a superfície do aço inoxidável. Elas podem causar corrosão. Os vestígios destas soluções devem ser eliminados com lavagens vigorosas.

7. O contato direto e permanente com certos materiais deve ser evitado, tais como madeira ou aço carbono. Por exemplo, no revestimento de tanques de madeira com aço inoxidável, a interface entre os dois materiais deve ser revestida com asfalto ou cromato de zinco para proteção contra corrosão.

8. O equipamento de aço inoxidável não deve ficar em contato com desinfetante ou soluções esterilizantes por muito tempo. O aço inoxidável deve ser limpo e lavado completamente, após o uso.

9. O aparecimento de “ferrugem” nos aços inoxidáveis muitas vezes nos leva a acreditar que os mesmos estão enferrujando. A fonte pode ser alguma parte de ferro ou aço não inoxidável, tal como um prego ou parafuso. Uma alternativa é pintar todas as partes de aço carbono com uma camada grossa de proteção.

FERRO FUNDIDOO ferro fundido é obtido diminuindo-se a porcentagem de

carbono do ferro gusa. É, portanto um ferro de segunda fusão.

A fusão de ferro gusa, para a obtenção do ferro fundido, é feita em fornos apropriados sendo o mais comum o forno “cubilô”.

O ferro fundido tem na sua composição maior porcentagem de ferro, pequena porcentagem de carbono, silício, manganês, enxofre e fósforo.

FERRO FUNDIDO CINZENTO

Ferro fundido cinzento, cuja fratura mostra uma coloração escura, caracterizada por apresentar como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício

Esta é, dentre os ferros fundidos, a liga mais usada, devido aos seus característicos de:

Fácil fusão e moldagem;Boa resistência mecânica;Excelente usinabilidade;Boa resistência ao desgaste;Boa capacidade de amortecimento.

FERRO FUNDIDO BRANCO

Ferro fundido branco, cuja fratura mostra uma coloração clara, caracterizado por apresentar ainda como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício, mas cuja estrutura, devido às condições de fabricação e menor teor de silício, apresenta o carbono quase inteiramente na forma combinada (Fe3C)

Suas propriedades fundamentais, devido justamente a alta quantidade de cementita, são elevadas dureza e resistência ao desgaste. Em consequência, sua usinabilidade é prejudicada, ou seja, esses materiais são muito difíceis de se usinar, mesmo com os melhores materiais de corte.

As principais aplicações do ferro fundido branco são: equipamentos para manuseio de terra, mineração e moagem, rodas de vagões, revestimento de moinhos

FERRO FUNDIDO MESCLADO

Ferro fundido mesclado, cuja fratura mostra uma coloração mista entre branca e cinzenta (donde a sua denominação), caracterizado igualmente por uma mescla de proporções variáveis de ferro fundido branco e ferro fundido cinzento

FERRO FUNDIDO MALEÁVEL

Ferro fundido maleável, caracterizado por ser obtido a partir do ferro fundido branco, mediante um tratamento térmico especial (maleabilização), resultando numa transformação de praticamente todo o ferro combinado em grafita na forma de nódulos (em vez de veios ou lamelas)

As indústrias mecânicas, de materiais de construção, de veículos, tratores, materiais elétricos utilizam, em grande escala, peças de ferro fundido maleável. Entre as aplicações mais comuns podem ser enumeradas as seguintes: conexões para tubulações hidráulicas, conexões para linhas de transmissão elétrica, correntes, suportes de molas, caixas de direção, caixas de diferencial, cubos de rodas, sapatas de freios, pedais de embreagem e freio, bielas, colares de tratores, caixas de engrenagens, etc

FERRO FUNDIDO NODULAR

O ferro fundido dúctil ou nodular caracteriza-se pela ductilidade, tenacidade e resistência mecânica. A característica mais importante, entretanto, relacionada com a resistência mecânica, é o limite de escoamento que é mais elevado no ferro fundido nodular

Algumas aplicações para o ferro fundido nodular podem ser citadas: buchas de hastes de válvulas; válvulas e corpos de bombas, em serviço de petróleo, água salgada e ambiente cáustico; tubos de escapamento; carcaças de turbo-alimentadores; componentes de compressores de ar; anéis de mancais para serviços a altas temperaturas, exigindo resistência ao escoriamento

FERRO FUNDIDO DE GRAFITA COMPACTA

Ferro fundido de grafita compactada, caracterizado pelo fato da grafita apresentar-se em “escamas”, ou seja, com a forma de plaquetas ou estrias. O ferro fundido de grafita compactada pode ser considerado um material intermediário entre o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular; possui a fundibilidade do ferro fundido cinzento, com melhor resistência mecânica e alguma ductilidade.

O ferro fundido cinzento é obtido mediante a adição cuidadosamente controlada de magnésio

Em algumas aplicações, como rotores de freios de discos e cabeçotes de motores diesel, ele é superior tanto ao ferro fundido cinzento quanto ao ferro nodular.

ESTRUTURA DO FERRO FUNDIDO

Os fatores que influem na estrutura do ferro fundido são a composição química e a velocidade de resfriamento.

Composição química Os elementos que mais influem na estrutura são o

carbono e o silício. O carbono determina a quantidade de grafita que se pode formar e o silício é essencialmente o elemento grafitizante, favorecendo a decomposição do carboneto de ferro; sua presença, independentemente do teor de carbono, pode fazer um ferro fundido tender para o cinzento ou para o branco.

CERÂMICOS

Normalmente apresentam elevadas resistências mecânicas, elevada estabilidade térmica, baixa condutividade elétrica e térmica, sendo normalmente utilizados como isolantes.

São duros e resistentes, mas também muito frágeis e com baixa ductilidade.

CERÂMICOSO setor cerâmico é amplo e heterogêneo o que induz a

dividi-lo em sub-setores ou segmentos em função de diversos fatores, como matérias-primas, propriedades e áreas de utilização. Dessa forma, a seguinte classificação, em geral, é adotada:

VIDROSSubstância inorgânica, homogênea e amorfa, obtida

através do resfriamento de uma massa em fusão, tendo a transparência e a dureza como suas principais qualidades.

Principais Características: - Reciclabilidade; - Transparência (permeável à luz); - Dureza; - Não absorvência; - Baixa condutividade térmica; - Durabilidade.

VIDROSFabricação - 800° C: a mistura atinge o estado pastoso, fundindo-se ao

atingir 1000º C. Cores - Incolor. Fumê. Bronze. Verde. Cristal refletivo de alta

performance, originando várias cores. Classificação - Recozido: - Temperado: Processo de têmpera que estabelece tensões nas

zonas superficiais e correspondentes a altas tensões no centro (externamente em compressão e internamente em expansão).

- Laminado: Um ou mais vidros intercalados que após passar por processos de tratamento semi-colagem e, finalmente, a colagem final em equipamento especialmente desenhado para este fim.

CERAMICAS TRADICIONAIS

Cerâmica Vermelha - compreende aqueles materiais com coloração avermelhada empregados na construção civil (tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos) e também utensílios de uso doméstico.

Cerâmica Branca - Este grupo é bastante diversificado, compreendendo materiais constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea transparente e incolor

Louça sanitária / louça de mesa / isoladores elétricos para alta e baixa tensão / cerâmica artística (decorativa e utilitária) / cerâmica técnica para fins diversos, tais como: químico, elétrico, térmico e mecânico.

MATERIAIS REFRATÁRIOS

Este grupo compreende uma diversidade de produtos, que têm como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de processo e de operação dos equipamentos industriais, que em geral envolvem esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperatura e outras solicitações. Para suportar estas solicitações e em função da natureza das mesmas, foram desenvolvidos inúmeros tipos de produtos, a partir de diferentes matérias-primas ou mistura destas.

Dessa forma, podemos classificar os produtos refratários quanto a matéria-prima ou componente químico principal em:

sílica sílico-aluminosoaluminosocromítico-magnesiano carbeto de silício grafitacarbono zircônia

MATERIAIS REFRATÁRIOS

ABRASIVOS

Parte da indústria de abrasivos, por utilizarem matérias-primas e processos semelhantes aos da cerâmica, constituem-se num segmento cerâmico. Entre os produtos mais conhecidos podemos citar o óxido de alumínio eletro fundido e o carbeto de silício - SiC (composto sintético largamente usado como abrasivo)

Grãos de carbeto de silício podem ser agregados por sinterização, formando uma cerâmica muito dura.

Cerâmica de Alta Tecnologia/ Cerâmica Avançada

O aprofundamento dos conhecimentos da ciência dos materiais proporcionou ao homem o desenvolvimento de novas tecnologias e aprimoramento das existentes nas mais diferentes áreas, como aeroespacial, eletrônica, nuclear e muitas outras e que passaram a exigir materiais com qualidade excepcionalmente elevada. Tais materiais passaram a ser desenvolvidos a partir de matérias-primas sintéticas de altíssima pureza e por meio de processos rigorosamente controlados. Estes produtos, que podem apresentar os mais diferentes formatos, são fabricados pelo chamado segmento cerâmico de alta tecnologia ou cerâmica avançada

POLÍMEROS

São produzidos pela criação de uma grande estrutura molecular a partir de moléculas orgânicas menores (monômeros) em um processo conhecido como polimerização. Possuem baixa condutividade elétrica e térmica e baixa resistência mecânica. Não são indicados para aplicações em altas temperaturas.

Polimerização ocorre quando pequenas moléculas, representadas por esferas, se combinam para produzir grandes moléculas ou polímeros. As moléculas podem ter uma estrutura linear ou ramificada (termoplásticos) ou pode formal uma rede tridimensional (termorígidos).

POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS

É aquele que derrete e flui quando aquecido, ao contrário dos termorígidos. Polímeros termoplásticos geralmente não são altamente reticulado e agem como sólidos molecular: baixa temperatura de fusão e pontos de ebulição, baixa resistência, dúcteis e assim por diante.

Principais tipos de Polímeros

Polietileno PolipropilenoPoliestirenoPolicarbonatoPoliuretanoAcrílicosPVC (Poli Cloreto de Vinila)Teflon

POLIETILENO

Polímero parcialmente cristalino, flexível;Os polietilenos são inertes face à maioria dos produtos

químicos comuns,Em temperaturas abaixo de 60 °C, são parcialmente

solúveis em todos os solventes.Tipos de Polietileno:

- Polietileno de baixa densidade (PEBD ou LDPE)

- Polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE)

- Polietileno linear de baixa densidade (PELBD ou LLDPE)

- Polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM ou UHMWPE)

Espumas e mantas

Fita Dupla Face Colete

POLIPROPILENO

É um termoplástico semicristalino, produzido através da polimerização do monômero propeno;

A densidade do polipropileno é da ordem de 0,905 g/cm3, uma das mais baixas entre todos os materiais plásticos disponíveis comercialmente. Isto permite obter peças com baixo peso; presenta elevada rigidez, superior à da maioria dos plásticos comerciais;

Boa resistência ao impacto à temperatura ambienteExcelente transparência por contacto; Elevada resistência á fadiga por flexão, adequado a

aplicações em dobradiças integrais e alta dureza superficial;

POLIPROPILENOElevada resistência química, não sendo atacado pela

grande maioria de produtos químicos à temperatura ambiente;

Baixíssima absorção de água e permeabilidade ao vapor de água;

Baixíssima condutividade elétrica.

Matéria Prima NipeFlange e

Acoplamentos

POLIESTIRENO

É um homopolímero resultante da polimerização do monômero de estireno.

É um termoplástico duro e quebradiço com transparência cristalina, semelhante ao vidro.

À temperatura ambiente, o poliestireno apresenta-se no estado sólido. Trata-se de uma resina do grupo dos termoplásticos, cuja característica reside na sua fácil flexibilidade ou moldabilidade sob a ação do calor.

POLIESTIRENO

Propriedades:- Fácil processamento por moldagem à quente - Fácil coloração - Baixo custo - Semelhante ao vidro - Elevada resistência a álcalis e ácidos - Baixa densidade e absorção de umidade - Baixa resistência a solventes orgânicos, calor

e intempéries

Pasta

Relógio

Isopor

POLICARBONATO

É o único material capaz de oferecer transparência e alto nível de segurança ao mesmo tempo.

A combinação de propriedades físicas, térmicas e elétricas indicam este produto para um grande número de aplicações, principalmente em substituição ao vidro, pois é o mais resistente dos materiais transparentes.

Possui excelente resistência mecânica, não deforma quando exposto á temperaturas de até 120ºC. É um material leve, atóxico e de alta durabilidade.

Semelhante ao vidro, porém altamente resistente ao impacto, boa estabilidade dimensional, boas propriedades elétricas, boa resistência ao escoamento sob carga e às intempéries, resistente a chama.

POLIURETANO

Pertence a um grupo de materiais que aliam características de elastômero com possibilidade de transformação como termoplástico devido à grande variação de durezas possíveis de se estabelecer na sua formulação.

Devido à sua estrutura sem igual, ultrapassa com vantagens a borracha convencional nos mais variados setores da indústria. Seu comportamento térmico está diretamente relacionado com a sua estrutura molecular, que determina o tipo de poliuretano, segundo à sua dureza.

POLIURETANO

Propriedades:Possui alta resistência à tração e compressão, excelente

flexibilidade a baixas temperaturas, grande resistência a propagação de rasgos e é ideal na produção de peças que exijam grande durabilidade.

Estrelas, discos, protetores, raspadores, amortecedores, coxins, batentes, puxadores, ciclones, separadores, revestimentos de impulsores, apoio para braço, bola de câmbio.

ACRÍLICO

Substitui o vidro com grandes vantagens. É 17 vezes mais resistente e tão transparente quanto este, além de ser 75% mais leve. Sua resistência ao impacto é maior que qualquer tipo de vidro, incluindo os temperados. Melhor isolante térmico do que o vidro.

Propriedades:- Excelentes propriedades ópticas- Alta resistência às intempéries- Estabilidade dimensional- Baixa contração - Alto brilho- Boas propriedades térmicas- Facilidade de pigmentação- Facilidade de gravação- Boa moldabilidade

PVC (Poli Cloreto de Vinila)

é um plástico não 100% originário do petróleo. Contém, em peso, 57% de cloro (derivado do cloreto de sódio - sal de cozinha) e 43% de etileno ou eteno (derivado do petróleo).

O cloro é obtido pelo processo de eletrólise que é a reação química resultante da passagem de uma corrente elétrica por água salgada (salmoura). Assim se dá a obtenção do cloro, que representa 57% da resina de PVC produzida.

Para obter o etileno, o primeiro passo é a destilação do óleo cru, obtendo-se aí a nafta leve (é um derivado de petróleo utilizado principalmente como matéria-prima da indústria petroquímica). A Nafta passa pelo processo de craqueamento catalítico (quebra de moléculas grandes em moléculas menores com a ação de catalisadores para aceleração do processo), gerando-se o eteno. Tanto o cloro como o eteno estão na fase gasosa e eles reagem produzindo o DCE (dicloro etano).

A partir do DCE, obtém-se o MVC (mono cloreto de vinila, unidade básica do polímero). As moléculas de MVC são submetidas ao processo de polimerização, ou seja, elas vão se ligando formando uma molécula muito maior, conhecida como PVC (policloreto de vinila), que é um pó muito fino de cor branca.

O PVC é largamente utilizado tanto na área médica e alimentícia quanto na construção civil, embalagens, calçados, brinquedos, fios e cabos, revestimentos, indústria automobilística, etc., onde sua presença tem se mostrado tão necessária quanto indispensável.

PVC (Poli Cloreto de Vinila)

TEFLON

Teflon é uma marca comercial que se transformou na designação corrente de um polímero ( PTFE ) descoberto acidentalmente por Roy J. Plunkett (1910-1994) para a empresa DuPont, em 1938 e apresentado, para fins comerciais, em 1946. O PTFE é um polímero similar ao polietileno, onde os átomos de hidrogênio estão substituidos por fluor. A pressão necessária para produzir o teflon é de cerca de 50 000 atm.

É o plástico que melhor resiste ao calor e à corrosão por agentes químicos; por isso, apesar de ser caro, ele é muito utilizado em encanamentos, válvulas, registros, panelas domésticas, próteses, isolamentos elétricos, antenas parabólicas, revestimentos para equipamentos químicos etc.

SEMICONDUTORES

Possuem características elétrica e ópticas que os fazem essenciais em componentes eletrônicos. Por definição os semicondutores tem uma resistividade entre aquelas dos condutores e dos isolantes. A condutividade elétrica desses materiais pode ser controlada permitindo o uso em componentes eletrônicos como transistor, diodos e circuitos integrados.(Silício, Germânio).

COMPÓSITOS

São formados a partir de dois ou mais materiais que resultam em propriedades diferentes das encontradas nos materiais simples. Com compósitos é possível produzir materiais resistentes, dúcteis e resistentes a altas temperaturas ou materiais duros e resistentes ao choque.

Hélice de um moderno helicóptero fabricada com um material compósito de polímero reforçado com

fibra de carbono.

BIOMATERIAISBiomateriais, bioengenharia, engenharia biomédica,

biotecnologia, biomecânica, liberação controlada de fármacos, engenharia de tecidos e medicina regenerativa são especialidades do conhecimento relativamente novas, cuja definição nem sempre é clara, sendo praticamente impossível evitar a superposição entre essas áreas e temas. Por ordem de abrangência teríamos:

Biotecnologia - Uso de organismos vivos, suas células ou moléculas para produção racionalizada de substâncias, gerando produtos comercializáveis.

Bioengenharia - Aplicação dos princípios de engenharia ao estudo de processos biológicos, desenvolvimento de componentes, equipamentos e processos para prevenção, diagnóstico e tratamento de doenças; reabilitação e promoção da saúde.

BIOMATERIAIS

Biomateriais que é uma parte importante dos cerca de 300.000 produtos para a saúde. Segundo a ANVISA, o setor "produtos para saúde" (PS) engloba 4 grupos a saber:

materiais de uso em saúde: luvas, cateteres, seringas, stents, próteses, etc.

equipamentos de uso em saúde: marcapassos, bisturis eletrônicos, bombas de cobalto, etc

produtos para diagnóstico in vitro: meios de cultura, kits, etc.

materiais para uso em educação física, embelezamento ou correção estética

CONCEITOS DE TENSÃO DEFORMAÇÃO

Se uma carga é estática ou se ela se altera de uma maneira relativamente lenta ao longo do tempo e é aplicada uniformemente sobre uma seção reta ou superfície de um membro, o comportamento mecânico pode ser verificado mediante um simples ensaio de tensão-deformação.

Existem três maneiras principais segundo as quais uma carga pode ser aplicada: tração, compressão e cisalhamento. Na prática da engenharia, muitas cargas são de natureza torcional, e não de natureza puramente cisalhante

TRAÇÃOIlustração esquemática de como uma carga de tração

produz um alongamento e uma deformação linear positiva. As linhas tracejadas representam a forma antes da deformação; as linhas sólidas, após a deformação.

COMPRESSÃO

Ilustração esquemática de como uma carga de compressiva produz uma contração e uma deformação linear negativa.

CISALHAMENTO

Representação esquemática da deformação de cisalhamento , onde = tan .

TORÇÃORepresentação esquemática da deformação de torcional

(isto é, com ângulo de torção ) produzida pela aplicação de um torque T.

TENSÃO DEFORMAÇÃOO resultado da aplicação de uma carga num material é

registrado na forma de carga ou força em função do alongamento desse material. Essas características carga-deformação são dependentes do tamanho da amostra. Por exemplo, se a área da seção reta do corpo do material for dobrada, será necessário o dobro da carga inicial para produzir o mesmo alongamento.

Para minimizar esses fatores geométricos, a carga e o alongamento são normalizados de acordo com os seus respectivos parâmetros de tensão de engenharia e deformação de engenharia

TENSÃO

= F / A0F - carga instantânea aplicada em uma direção

perpendicular à seção reta da amostra, em unidades de newton (N) ou libras-força (lbf)

Ao - representa a área da seção reta original antes da aplicação de qualquer carga (m2 ou pol.2).

As unidades da tensão de engenharia são megapascals, Mpa (SI) (onde 1 Mpa = 106 N/m2), e libras-força por polegada quadrada, psi (unidade usual nos Estados Unidos).

A conversão de um sistema de unidade de tensão para outro é obtida pela relação de que 145 psi = 1 Mpa.

DEFORMAÇÃO

= (li – l0) / l0 = l / l0L0 - comprimento original antes de qualquer carga ser

aplicadaLi - é o comprimento instantâneo. Algumas vezes a

grandeza li – l0 é simbolizada por l , e representa o alongamento da deformação ou a variação no comprimento a um dado instante, conforme referência ao comprimento original.

A deformação de engenharia não possui unidades. O valor da deformação é, obviamente, independente do sistema de unidades. Algumas vezes a deformação também é expressa como uma porcentagem, onde o valor da deformação é multiplicado por 100.

Comportamento Tensão-Deformação

Para a maioria dos metais que são submetidos a uma tensão de tração (onde a amostra é deformada, geralmente até sua fratura, mediante uma carga crescente que é aplicada uniaxialmente ao longo do eixo mais comprido de um corpo de prova) em níveis relativamente baixos, a tensão e a deformação são proporcionais entre si, de acordo com a relação:

= E ou E = /

Esta relação é conhecida por lei de Hooke, e a constante de proporcionalidade E (Gpa ou psi) é o módulo de elasticidade, ou módulo de Young

O processo de deformação no qual a tensão e a deformação são proporcionais é chamado de deformação elástica; um gráfico da tensão (ordenada) em função da deformação (abscissa) resulta em uma relação linear, conforme está mostrado na figura abaixo:

A inclinação (coeficiente linear) deste segmento linear corresponde ao módulo de elasticidade E. Quanto maior for este módulo, mais rígido será o material ou menor será a deformação elástica que resultará da aplicação de uma dada tensão.

A deformação elástica não é permanente, o que significa que quando a carga aplicada é liberada, a peça retorna à sua forma original.

A tensão e a deformação de cisalhamento são proporcionais uma à outra através da seguinte expressão:

= G

onde G representa o módulo de cisalhamento (ou módulo transversal), a inclinação da região elástica linear da curva tensão-deformação de cisalhamento.

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

Para a maioria dos materiais metálicos, o regime elástico persiste apenas até deformações de aproximadamente 0,005.

À medida que o material é deformado além deste ponto, a tensão não é mais proporcional à deformação (a lei de Hooke, deixa de ser válida), ocorrendo então uma deformação permanente e não recuperável, ou deformação plástica.

Comportamento tensão-deformação típico para um metal, mostrando as deformações elástica e plástica, o limite de proporcionalidade P e o limite de escoamento e , conforme determinado pelo método da pré-deformação de 0,002.

Comportamento tensão-deformação esquemático, encontrado em alguns aços que apresentam o fenômeno do pico de escoamento descontínuo

Propriedades de tração na deformação plástica

A maioria das estruturas são projetadas para assegurar que apenas uma deformação elástica irá resultar quando da aplicação de uma tensão. Torna-se então desejável conhecer o nível de tensão onde a deformação plástica tem início, ou onde ocorre o fenômeno do escoamento.

Para metais que experimentam essa transição elastoplástica gradual, o ponto de escoamento pode ser determinado como sendo o ponto onde ocorre o afastamento inicial da linearidade na curva tensão-deformação; este é algumas vezes chamado de limite de proporcionalidade, conforme está indicado pelo ponto P na figura da página anterior. Em tais casos, a posição deste ponto pode não ser determinada com precisão.

Como conseqüência, foi estabelecida uma convenção onde uma linha reta é construída paralelamente à porção elástica da curva tensão-deformação, a partir de uma pré-deformação específica, geralmente de 0,002. A tensão que corresponde à interseção desta linha com a curva tensão-deformação, à medida que esta última se inclina em direção à região plástica, é definida como sendo a tensão limite de escoamento e. Obviamente as unidades da tensão limite de escoamento são MPa e psi.

LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃOApós o escoamento, a tensão necessária para continuar

a deformação plástica em metais aumenta até um valor máximo, e então diminui até a fratura do material.

O limite de resistência à tração LRT (MPa ou psi) é a tensão no ponto máximo da curva tensão-deformação de engenharia.

Se essa tensão for aplicada e mantida, o resultado será uma fratura.

Toda deformação até este ponto é uniforme ao longo da região estreita do corpo de prova que se encontra sob tração. Contudo, nessa tensão máxima, uma pequena contração, ou pescoço, começa a se formar em algum ponto determinado, e toda a deformação subseqüente fica confinada neste pescoço

DUCTIBILIDADERepresenta uma medida do grau de deformação plástica

que foi suportado quando da fratura. Um material que experimenta uma deformação plástica muito pequena ou mesmo nenhuma deformação plástica quando da sua fratura é chamado de frágil.

RESILIÊNCIA

A resiliência é a capacidade de um material absorver energia quando ele é deformado elasticamente e depois, com o descarregamento, ter essa energia recuperada

os materiais resilientes são aqueles que possuem limites de escoamento elevados e módulos de elasticidade pequenos; tais ligas encontram aplicações como mola.

TENACIDADE

Representa uma medida da habilidade de um material em absorver energia até sua fratura.

Para condições de carregamento dinâmicas (elevada taxa de deformação), e quando um entalhe (ou ponto de concentração de tensão) está presente, a tenacidade ao entalhe é averiguada pelo uso de um ensaio de impacto.

Além disso, a tenacidade à fratura é uma propriedade indicativa da resistência do material à fratura quando este possui uma trinca.

Para que o material seja tenaz, ele deve apresentar tanto resiliência como ductilidade; e freqüentemente materiais dúcteis são mais tenazes do que materiais frágeis

Assim sendo, embora o material frágil tenha maior limite de escoamento e maior limite de resistência à tração, ele possui menor tenacidade do que o material dúctil, em virtude da sua falta de ductilidade.

Tipos de Materiais de Construção Mecânica

Materiais metálicos: são normalmente combinações de elementos metálicos.

Materiais cerâmicos: são compostos entre os elementos metálicos e não metálicos.

Materiais polímeros: compreendem os materiais comuns, compostos de plástico e borracha.

Materiais compósitos: consistem em mais de um tipo de material, têm sido desenvolvidos pela engenharia.

Materiais semicondutores: possuem propriedades elétricas que são intermediárias entre aquelas apresentadas pelos condutores elétricos e pelos isolantes.

Biomateriais: são empregados em componentes implantados no interior do corpo humano para substituição de partes do corpo doente ou danificado

CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA

A classificação dos aços para uso estrutural através do sistema ASTM. Neste sistema os aços para uso estrutural são identificados pela letra A, seguida por dois, três ou quatro dígitos.

Os aços com especificação de quatro dígitos são usados para aplicações de engenharia mecânica, máquinas e veículos e formam uma classificação distinta.

A tabela a seguir lista as especificações gerais para os aços estruturais do grupo A, englobando aplicações de construção civil, construção naval e ferroviária. Estas especificações (com dois e três dígitos) aplicam-se a laminados planos, formas estruturais, chapas-perfis interconectáveis e barras.

CLASSIFICAÇÃO NBRO processo de elaboração de normas técnicas

relacionadas ao aço foi criado no Brasil em 1996, gerando o ABNT/CB-28, que é o comitê encarregado. O setor siderúrgico, através do IBS - Instituto Brasileiro de Siderurgia dá suporte para o funcionamento do CB-28.

O CB 28 concentra-se somente em editar normas que efetivamente atendam às necessidades e demandas do mercado, mantendo-as constantemente atualizadas com as tecnologias, processos e ensaios praticados no País.

A tabela a seguir lista as principais especificações NBR de aços estruturais para aplicação na construção civil.

PERFIL I

Perfis do tipo “i” com abas largas (também referidos por H) são bastante adequados para as técnicas modernas de construção metálica.

São fabricados por laminação à quente.

Podem ser usados em edifícios de estrutura metálica, em pontes e em outras estruturas.

Podem ser soldados, seguindo-se as recomendações adequadas para o grau do aço e a finalidade do serviço.

PERFIS

A maioria dessas vigas ou cantoneiras utiliza aço com especificação A 36, podendo também ser especificadas por A 709, A992, A 572 e A 588 de acordo com o objetivo de uso.

Vergalhões ou Barras de Reforço para Concreto

Usados como armadura do concreto. Geralmente é fabricada com aço de baixo carbono. No Brasil seguem as normas: NBR 7480.

Os “vergalhões” comuns não possuem revestimento superficial, tornando o componente suscetível à oxidação.

A superfície externa nervurada tem o objetivo de melhorar a aderência ao concreto.

A maior parte dos aços para “vergalhões” não é soldável. Entretanto, existem graus especiais de aço que em combinação com materiais adequados de eletrodos e operadores experientes, possibilitam a soldagem.

Barras com outras seções transversais

são obtidas por processo de laminação.

A denominação barra é comumente usada para elementos com a maior dimensão de seção transversal até 75mm. Segue a especificação geral A36/A36M.

As barras de uso estrutural podem ter seções: Barras circulares. Barras quadradas. Barras hexagonais de quaisquer dimensões.Barras chatas de seção retangular (chamado de ferro

chato)

TUBOS ESTRUTURAIS VAZADOSA espessura de parede é constante. A fabricação é feita por

conformação, a partir de tiras de material que são gradativamente curvadas até a forma desejada.

O fechamento é feito por soldagem de resistência elétrica ou por solda de arco submerso.

São usados em:• Quadros de estruturas metálicas sujeitas a cargas de

diversas direções.• Treliças de estruturas metálicas sujeitas a cargas de

diversas direções. Os tubos podem receber enchimento com concreto

para melhorar a resistência à chama. Os tubos estruturais mais comuns são fabricados em aço de

baixo carbono, como o A500 grau B.

VIGAS I

Trilhos de trem são submetidos a tensões muito elevadas e, portanto devem ser fabricados com aços de alta resistência. Devido às condições de operação, as falhas de um trilho podem causar grandes desastres.

CHAPAS

São produtos planos laminados de aço com largura superior a 500mm, sendo classificados como:

Chapas grossas (espessura superior a 5mm).Chapas finas (espessura inferior ou igual a 5mm).As chapas grossas são utilizadas geralmente para a

fabricação dos perfis soldados, mas também podem ser utilizadas, dependendo da disponibilidade de equipamento adequado para dobramento, em perfis formados a frio

As chapas finas podem também ser fornecida em bobinas, possuindo nesse caso custo unitário menor.

Aplicação de Materiais de Construção Mecânica

As principais aplicações das estruturas de aço na atualidade:• Pontes ferroviárias e rodoviárias.• Edifícios industriais, comerciais e residenciais.• Galpões, hangares, garagens e estações.• Coberturas de grandes vãos em geral.• Torres de transmissão e sub-estações.• Torres para antenas.• Chaminés industriais.• Plataformas off-shore.• Construção naval.• Construções hidro-mecânicas.• Instalações para exploração e tratamento de minério.• Vasos de pressão.• Guindastes e pontes-rolantes.

TRATAMENTOS TÉRMICOS

Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, torná-los mais duro, mais mole, mais maleável, etc.

Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que o aço era resfriado e a quantidade de carbono que possuía influíam decisivamente nessas modificações

O processo de aquecer e resfriar um aço, visando modificar as sua propriedades, denomina-se TRATAMENTO TÉRMICO

FASES DO TRATAMENTO TÉRMICO

Um tratamento térmico é feito em três fases distintas:

1 - aquecimento

2 - manutenção da temperatura

3 - resfriamento

TIPOS DE TRATAMENTOS TÉRMICOS

1 - Os tratamentos que por simples aquecimento e resfriamento, modificam as propriedades de toda a massa do aço

a - Têmpera

b - Revenimento

c - Recozimento

2 - Os tratamentos que modificam as propriedades somente numa fina camada superficial da peça. Esses tratamentos térmicos nos quais a peça é aquecida juntamente com produtos químicos e posteriormente resfriado são:

a - Cementação

b - Nitretação

TÊMPERA

É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,4% de carbono.

O efeito principal da têmpera num aço é o aumento de dureza.

FASES DA TÊMPERA

1ª Fase: Aquecimento

– A peça é aquecida em forno ou forja, até uma temperatura recomendada. Por volta de 800ºC para os aços ao carbono

2ª Fase: Manutenção da temperatura

– Atingida a temperatura desejada esta deve ser mantida por algum tempo a fim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.

FASES DA TÊMPERA

3ª Fase: Resfriamento – A peça uniformemente aquecida na temperatura

desejada é resfriada em água, óleo ou jato de ar.

EFEITOS DA TÊMPERA

1 - Aumento considerável da dureza do aço.

2 - Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito quebradiço).

3 - Reduz-se a fragilidade de um aço temperado com um outro tratamento térmico denominado revenimento.

2 - O controle da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, é feito por aparelhos denominados pirômetros. Nas forjas o mecânico identifica a temperatura pela cor do material aquecido.

3 - De início o aquecimento deve ser lento, (pré- aquecimento),

a fim de não provocar defeitos na peça.

4 - A manutenção da temperatura varia de acordo com a forma

da peça; o tempo nesta fase não deve ser além do necessário.

REVENIMENTO

É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.

O revenimento é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura resfriando-a em seguida. As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas e para os aços ao carbono variam entre 210ºC e 320ºC.

FASES DO REVENIMENTO

1ª Fase: Aquecimento

Feito geralmente em fornos controlando-se a temperatura com pirômetro.

Nos pequenos trabalhos os aquecimento pode ser feito apoiando-se a peça polida, em um bloco de aço aquecido ao rubro.

O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.

FASES DO REVENIMENTO

2ª Fase: Manutenção da Temperatura - Possível quando o aquecimento é feito em

fornos.

3ª Fase: Resfriamento - O resfriamento da peça pode ser:a. Lento – deixando-a esfriar naturalmente.b. Rápido – mergulhando-a em água ou óleo.

EFEITOS DO REVENIMENTO

Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua resistência aos choques.

Geralmente, toda peça temperada passa por um revenimento, sendo até comum dizer-se “peça temperada” ao invés de “peça temperada e revenida”.

RECOZIMENTO

O recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de uma peça temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da laminação, trefilação etc..

FASES DO RECOZIMENTO2ª Fase: Manutenção da temperatura

- A peça deve permanecer aquecida por algum tempo na temperatura recomendada para que as Modificações atinjam toda a massa da mesma.

3ª Fase: Resfriamento

- O resfriamento deve ser feito lentamente, tanto mais lento quanto maior for a porcentagem de carbono do aço. No resfriamento para recozimento adotam-se os seguintes processos:

1 - Exposição da peça aquecida ao ar livre. (Processo pouco usado).

2 - Colocação da peça em caixas contendo cal, cinza, areia ou outros materiais.

FASES DO RECOZIMENTO

Observação – O material para resfriamento da peça deve estar bem seco.

3 - Interrompendo-se o aquecimento, deixando a peça esfriar dentro do próprio forno.

Nota – No recozimento do cobre e latão o resfriamento deve ser o mais rápido possível.

EFEITOS DO RECOZIMENTO

Elimina a dureza de uma peça temperada anteriormente, fazendo-se voltar a sua dureza normal.

Torna o aço mais homogêneo, melhora sua ductilidade tornando-o facilmente usinável.

CEMENTAÇÃO

Muitas peças de mecânica necessitam ter elevada dureza externa para resistirem ao desgaste; entretanto, internamente precisam permanecer “moles”, para suportarem solavancos. Essas peças geralmente são em aço de baixa porcentagem de carbono e recebem um tratamento denominado CEMENTAÇÃO.

CEMENTAÇÃOA cementação é um tratamento que consiste em

aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça.

Após a cementação tempera-se a peça; as partes externas adquirem elevada dureza enquanto as partes internas permanecem sem alterações.

CEMENTAÇÃO

A cementação é feita aquecendo-se a peça de aço de baixo teor de carbono, junto com um material rico em carbono (carburante).

Quando a peça atinge alta temperatura (750ºC a 1.000ºC) passa a absorver parte do carbono do carburante.

Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o carburante, mais espessa se tornará a camada.

Os carburantes podem ser sólidos, (grãos ou pós), líquidos ou gasosos. A qualidade dos carburantes influi na rapidez com que se forma a camada.

FASES DA CEMENTAÇÃO1ª Fase: Aquecimento− Cementação em caixa:As peças são colocadas em caixas juntamente

com o carburante, fechadas hermeticamente e aquecidas até a temperatura recomendada.

FASES DA CEMENTAÇÃO

− Cementação em banho:As peças são mergulhadas no carburante

líquido aquecido, através de cestas ou ganchos.

FASES DA CEMENTAÇÃO

2ª Fase: Manutenção da temperatura

- O tempo de duração desta fase varia de acordo com a espessura da camada que se deseja e da qualidade do carburante utilizado. (0,1mm a 0,2mm por hora).

3ª Fase: Resfriamento

- A peça é esfriada lentamente dentro da própria caixa.

Após a cementação as peças são temperadas.

NITRETAÇÃOÉ um processo semelhante à cementação, que se faz

aquecendo o aço a uma temperatura de 500ºC a 525ºC na presença de gás nitrogênio.

Após algum tempo, obtém-se uma fina camada, extremamente dura, não havendo necessidade de se temperar a peça.

ELASTÔMEROS

De um modo geral, elastômeros, semelhantes a borracha, são materiais que possuem a propriedade de readquirir o seu tamanho inicial após terem sofrido uma grande deformação, dentro de um período relativamente curto.

ELASTÔMEROS

Como material de construção, desejam-se dos elastômeros:

- Grande elasticidade; - Pequena rigidez, isto é, pequenas tensões

para grandes deformações; - Grande resiliência, isto é, capacidade de

restituir a energia recebida com pequena perda.

ELASTÔMEROS

Os elastômeros são raramente utilizados com carregamento de tração, no entanto esse carregamento é comumente usado para efeitos comparativos.

ELASTÔMEROSDentre os elastômeros os mais conhecidos são:- Borracha natural- Borracha sintética - Buna S- Borracha butílica - Borracha nítrica - Borracha poliuretano - Neoprenos (borracha cloropreno) - Borracha silicônica - Fluocarboneto

Borracha natural A borracha natural é uma resina de grande variedade de árvores e

plantas, mas especialmente Hevea brasiliensis. A borracha crua não tem a elasticidade e outras propriedades da

borracha comercial. Esta é purificada e vulcanizada pelo seu aquecimento junto com enxofre varia de 3 a 3,5%, dependendo da classe da borracha desejada. Os fatores mais importantes da borracha são elasticidade e flexibilidade, mas também são importantes as suas propriedades de adesão e de resistência à água.

Sua flexibilidade mantém-se até proximadamente —55°C. Pela modificação na sua composição pode-se cobrir uma faixa larga de condições, inclusive alta resiliência e resistência mecânica.

O principal inconveniente da borracha natural é a sua fraca resistência aos óleos minerais.

Borracha sintética

Não é propriamente borracha, mas sim um produto semelhante.

Não tem a mesma elasticidade, mas é mais resistente à ruptura, ao envelhecimento, ao calor, ao óleo e aos agentes químicos.

Buna S

Sua designação é formada pelas primeiras sílabas de Butadieno e Natrium(sódio), componente principal e catalisador utilizado originalmente. E também conhecida por SBR (Styrene-Butadiene-Rubber). A Buna S apresenta excelente resistência ao envelhecimento quando composta covenientemente.

Em comparação com a borracha natural, tem menor resistência à tração e ao calor e menor resiliência.

Material de custo relativamente baixo.

Borracha butílica Apresenta grande impermeabilidade a gases, o

que indica o seu emprego em selos de vedação, principalmente para vácuo.

Apresenta boa resistência ao cisalhamento, mesmo envelhecida e em temperaturas elevadas.

Tem excelente resistência às condições atmosféricas, luz do sol e óleos animais e vegetais e também ao cisalhamento, flexão, abrasão e corte.

Borracha nítrica

Apresenta excelente resistência aos óleos, baixa solubilidade e inchamento e boa resistências à tração e abrasão.

Tem boa resistência a vários solventes comuns excetuando-se alguns, como acetona e benzina.

As borrachas nitrílicas não devem ser guardadas nas proximidades de qualquer fonte de ozônio (motor, luz solar direta, etc.)

Borracha poliuretano

Possui extraordinária resistência à abrasão e ao rasgamento, assim como aos derivados do petróleo, aos hidrocarbonetos clorados, acetonas, vapor e água quente.

Apresenta excelente resistência à tração e cisalhamento.

Neoprenos (borracha cloropreno)

Na verdade Neopreno é marca comercial do produto, mas a prática vem adotando essa designação para a borracha cloropreno.

É um ótimo produto, aplicável para várias finalidades. Apresenta boa resistência aos óleos, à oxidação, ao envelhecimento, ao ozônio, à luz solar e à abrasão.

E aplicável a altas temperaturas, mas não para as baixas, quando então apresenta tendência ao endurecimento.

Borracha silicônica

Suas propriedades se mantêm por larga faixa de temperatura, sendo utilizável às baixas temperaturas

Apresenta ótima resistência ao ozônio, certos produtos químicos e óleos. Não é recomendável seu uso com hidrocarbonetos, como querosene e parafina, óleos minerais leves.

Seu custo é mais elevado que dos outros elastômeros comuns.

Existe grande série de borrachas desse tipo, produzidas para atender a aplicações específicas, com grande resistência química e para altas temperaturas, tais como 200 a 250°C, em serviço contínuo.

Fluocarboneto

Alto-forno

O alto-forno é um reator do tipo chaminé no qual a carga sólida é descendente e os gases redutores ascendentes. É um equipamento contínuo e seu funcionamento é ininterrupto por anos.

Para a produção de uma tonelada de ferro-gusa são necessários, em média, 1700 kg de minério de ferro (na forma de sinter, pelota ou do próprio minério), 400 a 600 kg de coque ou outro combustível à base de C, 140 kg de cal (CaO) ou magnésia (MgO) e 1600 a 2000 kg de ar.

Alto-forno

Casa de silos

A casa de silos mantém estocadas as matérias primas necessárias à produção de ferro-gusa.

Nela estão estocados sinter, minério de ferro bitolado, coque, pelotas, e fluxantes (dolomita, calcário ou CaO e MgO).

O volume estocado é função da segurança operacional do alto-forno e do investimento disponível.

Sistema de limpeza de gases

O gás de alto-forno é empregado como combustível na siderurgia. Antes de ser usado, o gás deve ser tratado para eliminação de material particulado.

Regeneradores Os regeneradores são as instalações responsáveis pelo

aquecimento do ar alimentado nas ventaneiras do alto-forno. A temperatura do ar fica entre 900°C e 1350°C. Os regeneradores (“cowpers”) são fabricados com tijolos cerâmicos

e podem possuir câmaras de combustão internas ou externas. Altos-fornos com capacidade de até 4000 toneladas/dia possuem 3

regeneradores. Acima desta capacidade são empregados 4 regeneradores.

O combustível empregado nos regeneradores é uma mistura do gás resultante da operação de coqueificação do carvão (gás de coqueria) e do gás que sai pelo topo do alto-forno (gás de alto-forno).

Os sopradores são os equipamentos responsáveis pela alimentação contínua de ar aquecido para as ventaneiras do alto forno.

São equipamentos elétricos, cuja alimentação é feita por energia elétrica gerada dentro da siderúrgica via queima do gás de alto-forno e/ou gás de coqueria.

Sopradores

Carro-torpedo

O gusa líquido vazado na casa de corrida deve ser transportado para a aciaria para a conversão do ferro-gusa em aço.

O transporte do gusa líquido é realizado por meio do carro-torpedo.

Os carros torpedos operam sobre trilhos e sobre fundações reforçadas, sua capacidade é, normalmente, entre 200 e 250 toneladas.

Atualmente, além de transportar o ferro-gusa, os carros torpedo são empregados como recipientes para sua dessulfuração.

ConversorLD

A composição do ferro-gusa apresenta cerca de 4% de carbono e 0,4% de fósforo que impossibilita sua conformação mecânica. Para converter ou transformar o ferro-gusa em aço é necessário a redução dos teores de C, P e Si.

Os conversores são carregados com gusa líquido, sucata de aço sólida e uma escória básica. Oxigênio puro é injetado por meio de lanças ou pelo fundo do conversor ou ainda a combinação de ambos. A injeção promove a oxidação controlada do C e Si, gerando calor para carga.

Lingotamento do aço líquidoO lingotamento consiste na solidificação do aço

produzido no conversor LD e/ou por metalurgia de panela (aços-liga) com o objetivo de produzir lingotes para os processos de conformação mecânica.

Existem duas variantes:• lingotamento convencional - processo em que o aço

líquido é solidificado em lingoteiras estáticas (figuras 20 e 21) e

• lingotamento contínuo - processo em que o metal líquido é solidificado em lingoteiras refrigeradas de maneira a produzir placas ou tarugos contínuos (figura 22).

Metalurgia de panela

O termo metalurgia de panela é empregado para denominar operações metalúrgicas realizadas em panelas específicas.

Estas operações envolvem:• Elaboração de aços-liga• Refino sob vácuo• Refino por meio de escória