Introdução aos Materiais de Engenharia

1. Introdução aos Materiais de Engenharia • Aula 1 - Introdução • Definições Básicas • Bibliografia - Van Vlack : Princípios de Ciência dos Materiais, cap. 1

2. O engenheiro adapta materiais e energia visando obter utilidades OS PRINCIPAIS MATERIAIS SÃO UTILIZADOS NO ESTADO SÓLIDO. - Existem estados intermediários importantes. PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS DEPENDEM DE SUA ESTRUTURA INTERNA. • Propriedades mecânicas • Características térmicas • Propriedades elétricas AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS DEVEM SER REPRESENTADAS COM RIGOR CIENTÍFICO APROPRIADO. • Representações gráficas • Estatísticas

3. Da mistura de materiais em diferentes estados surgem estados intermediários Polpas Lamas Pastas Névoas Fumos Espumas GASOSO LÍQUIDO SÓLIDO Neste capítulo se trata apenas de materiais sólidos

4. Os materiais de engenharia são divididos em quatro categorias principais METAIS - Alta densidade, alta plasticidade, baixo calor específico, alta condutividade elétrica, brilho metálico. CERÂMICOS - Média densidade, baixa plasticidade, médio calor específico, média condutividade elétrica, cores e brilhos variados. POLÍMEROS - Baixa densidade, alta elasticidade, baixo ponto de fusão, baixa condutividade elétrica, cores e brilhos variados. CONJUGADOS - Combinam propriedades de seus componentes - madeira, concreto, fibra de vidro, etc.

5. Principais propriedades dos materiais de engenharia Mecânicas • Densidade = peso específico, em relação à água. • Resistência mecânica = deformação eruptura sob tensão • Elasticidade e Plasticidade = extensão de deformação suportada • Dureza = resistência à penetração ou ao risco Térmicas • Ponto de fusão = temperatura de mudança de estado • Dilatação térmica = alteração de volume conforme a temperatura • Calor específico = energia necessária para mudar a temperatura • Condutividade térmica = capacidade de transmitir calor Elétricas • Condutividade elétrica = capacidade de transmitir corrente elétrica • Magnetismo = resposta a um campo magnético

6. Diferentes materiais apresentam diferentes respostas aos esforços mecânicos a que são submetidos. Tensão kgf/mm2 CERÂMICA METAL MADEIRA POLÍMERO 20 40 Alongamento % Temperatura Ambiente

7. Conhecemos e exploramos menos de 1% da massa do nosso planeta Crosta • Profundidade média = 12 km • Massa relativa = 1,5% • Principais componentes = O,Si,Al • Diâmetro médio = 12.720 km • Massa total = 5,96 x 1021t • Densidade média = 5,53 t/m3 Manto • Profundidade = 3.000 km • Massa relativa = 80% • Principais componentes = Si,Mg Núcleo Exterior • Profundidade = 2.200 km • Massa relativa = 16% ( líquido ) • Principais componentes = Fe,Ni Núcleo Interior • Profundidade = 1.300 km • Massa relativa = 2,5% ( sólido ) • Principais componentes = Fe,Ni

8. Dos 10 elementos mais encontrados na crosta terrestre, 7 são metais Elemento %(Peso) Oxigênio 47,0 Silício* 27,7 Alumínio * 7,5 Ferro * 5,1 Cálcio * 3,3 Sódio * 2,4 Potássio * 2,3 Titânio * 0,6 Hidrogênio 0,2 Carbono 0,1 * ( METAIS) PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS • Sólidos à temperatura ambiente ( Exceção: ) • Estrutura cristalina definida • Plasticidade a frio • Condutividade térmica e elétrica • Opacos, com brilho metálico e cores em tons de cinza ( Exceções : e ) • Formam ligas por solução sólida ( intersticial ou substitucional )

9. DEFINIÇÕES BÁSICAS ROCHA :porção individualizada da crosta terrestre MINÉRIO : rocha contendo substância útil em condições de exploração economicamenteviável MINERAL : substância não orgânica, pura ou composta MINERAL INDUSTRIAL : mineral diretamente aplicado na indústria MINERAL-MINÉRIO : substância útil contida no minério GANGA : substâncias inúteis contidas no minério

10. As Rochas são classificadas de acordo com suas origens Geológicas MAGMÁTICAS - Derivam diretamente do magma ( GRANITO, BASALTO ) SEDIMENTARES - resultam da degradação de rochas pré-existentes por intemperismo ( ARENITO, LIMONITA) METAMÓRFICAS - resultam da alteração de rochas pré-existentes por pressão e temperatura ( PETRÓLEO, CALCÁREO )

11. 11 22,9898 892 Na 97,8 0,97 Sódio CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS IA O IIA IIIA IVA VA VIA VIIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB Metais Não metais sólidos Não metais gasosos Lantanídeos Actinídeos

12. Para ser considerada Minério, uma Jazida deve apresentar características favoráveis. SUBSTÂNCIA ÚTIL : - TEOR; concentração em relação à ganga - GRAU DE LIBERAÇÃO ; tamanho das partículas do mineral-minério DISPOSIÇÃO FÍSICA : - POSSANÇA; volume total da jazida - PROFUNDIDADE; afloramentos, lentes e veios LOGÍSTICA : - DISTÂNCIA; em relação aos centros de processamento e consumo - VALOR; relação entre oferta e procura do mineral minério.

13. ETAPAS DO PROCESSAMENTO METALÚRGICO BENEFICIAMENTO DO MINÉRIO - Objetiva descartar a maior parte da ganga, para possibilitar transporte e processos posteriores EXTRAÇÃO - Separar o metal dos demais componentes do mineral-minério REFINO - Objetiva obter a composição química desejada do metal ou liga CONFORMAÇÃO - Objetiva dar formato comercial ao produto ACABAMENTO - Revestimento e ajuste da rugosidade superficial