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Engenharia de Materiais

Engenharia de Materiais. METAIS - 1. METAIS. Os materiais metálicos consistem normalmente em combinações de elementos metálicos. Eles possuem um grande número de elétrons não localizados. Esses elétrons não estão ligados a qualquer átomo em particular. METAIS.

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Presentation Transcript


  1. Engenharia de Materiais METAIS - 1

  2. METAIS Os materiais metálicos consistem normalmente em combinações de elementos metálicos. Eles possuem um grande número de elétrons não localizados. Esses elétrons não estão ligados a qualquer átomo em particular.

  3. METAIS Muitas das propriedades dos metais são atribuídas diretamente a esses elétrons. Os metais são condutores de eletricidade e calor extremamente bons.

  4. METAIS Não são transparentes à luz visível. Uma superfície metálica polida possui uma aparência brilhosa.

  5. METAIS Os metais são muito resistentes. Ao mesmo tempo em que são deformáveis, o que é responsável pelo seu amplo uso em aplicações estruturais.

  6. AÇO E FERRO FUNDIDO Aço é uma liga metálica formada por ferro e carbono,com percentagens deste último variando entre 0,008% e 2,11%. Distingue-se do ferro fundido, quetambém é uma liga de ferro e carbono,mas com teor de carbono entre 2,11% e 6,67%.

  7. AÇO E FERRO FUNDIDO • A diferença fundamental entre ambos é que • o aço,pela sua ductibilidade(deformabilidade • extensa e permanente) é facilmente: • deformável por forja • laminação e extrusão

  8. AÇO E FERRO FUNDIDO Uma peça em ferro fundido é fabricada pelo processo de fundição ou usinagem

  9. A classificação mais comum é de acordo com a composição química, dentre os sistemas de classificação química o SAE ( SocietyofAutomotiveEngineers) é o mais utilizado. Adota a notação ABXX, em que AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente

  10. Adota a notação ABXX, em que AB se refere a elementos de liga adicionados intencionalmente,e XX ao percentual em peso de carbono multiplicado por 100. Por exemplo: 10XX – aços carbono 11XX - aços carbono com muito enxofre e pouco fósforo 12XX – aços carbono com muito enxofre e muito fósforo 13XX – manganês ( 1,75 % ) 23XX – níquel ( 3,5% )

  11. Os dois números representados pelas letras ¨XX¨ indicam a quantidade de carbono do aço. Por exemplo: AÇO 1020 apresenta 0,2% de carbono. Os aços que possuem requisitos de temperabilidade adicionais recebem um H após a sua classificação.

  12. LIMITE DA COMPOSIÇÃO QUIMICA SAE ( SocietyofAutomotiveEngineers ) AISI ( AmericanIronandSteelInstitute)

  13. Tipos de aços estruturais AÇOS CARBONO AÇOS LIGA

  14. Tipos de aços estruturais O aço é uma liga de ferro e carbono com outros elementos adicionais como silício, manganês, fósforo , enxofre e outros. O teor de carbono varia de 0% a 1,7%. Os aços utilizados em estruturas são divididos em dois grupos: aços carbono e aços de baixa liga.

  15. Tipos de aços estruturais Os aços – carbonos são os tipos mais usados, nos quais o aumento de resistência em relação ao ferro puro é produzido pelo carbono e, em menor escala, pelo manganês.

  16. Tipos de aços estruturais Eles contem as seguintes porcentagens máximas de elementos adicionais: Carbono 1,7% manganês 1,65% Silício 0,60% cobre 0,60%

  17. Composição Química Os aços carbonoapresentam determinados teores de impurezas consideradas normais, como o: P ( fósforo) : (0,04% Máx.) S ( enxofre) : ( 0,05% Máx.) Si( silício): ( entre 0,10% e 0,35%) Mn(manganês): ( entre 0,25% e 0,90%).

  18. Tipos de aços estruturais AÇOS CARBONOS Em função do teor de carbono,distinguem-se quatro categorias: Baixo carbono C ˂ 0,15% Moderado 0,15% ˂ C ˂ 0,29% Médio carbono 0,30% ˂ C ˂ 0,59% Alto carbono 0,60% ˂ C ˂ 1,70%

  19. Até 0,15% C – extra doce Baixo carbono De 0,15% C a 0,30%C – doce De 0,30%C a 0,50%C – meio doce Médio carbono De 0,50%C a 0,70%C – meio duro De 0,70%C a 0,80%C – duro Alto carbono Mais de 0,80% C – extra duro Quanto ao Teor de Carbono

  20. Tipos de aços estruturais AÇOS CARBONOS O aumento de teor de carbono eleva a resistência do aço, porém diminui a sua ductilidade (capacidade de se deformar). Em estruturas usuais de aço, utilizam-se de preferência aços de carbono baixo até moderado,os quais podem ser soldados sem precauções especiais.

  21. Tipos de aços estruturais Os principais tipos de aço-carbono usados em estruturas são os apresentados no quadro a seguir: O tipo A36 substituiu o A7 que foi o aço mais utilizado nos Estados Unidos até 1960.

  22. Tipos de aços estruturais  Portanto, os aços-carbono possuem na sua composição apenas quantidades limitadas dos elementos: Carbono Cobre Silício Enxofre Manganês Fósforo Outros elementos existem apenas em quantidades residuais. 

  23. AÇO LIGA Os aços liga,também chamado de aço especial, é uma liga de ferro - carbono com elementos de adição: níquel, cromo, manganês, tugstênio, molibidênio, vanádio silício, cobalto e alumínio.

  24. AÇO LIGA Essa adição confere a esse aço características especiais,tais como: resistência à tração e à corrosão elasticidade e dureza, entre outras tornando-os melhores que os aços comuns.

  25. AÇO LIGA A adição de elementos de liga tem o objetivo de promover mudanças microestruturais que, por sua vez,promovem mudanças nas propriedades físicas e mecânicas,permitindo que ao material desempenhar funções específicas.

  26. AÇOS LIGA Os aços liga costumam ser designados de acordo com os elementos predominantes,como, por exemplo: aço-níquel aço-cromo aço-cromo-vanádio.

  27. AÇOS LIGA Seguem a mesma classificação dos aços-carbono, dividindo-se também em graus,tipos e classes. Os sistemas de classificação também são os mesmos,destacando-se ao sistema SAE,AISI, ASTM e UNS.

  28. AÇOS LIGA • Os aços liga podem ser encontrados em todos os • segmentos industriais: • construção civil • construção naval • petrolífera • automobilística • aeronáutica

  29. O aço pode se classificado da seguinte maneira: • Quantidade de carbono. • Composição química. • Quanto à aplicação. • Quanto à microestrutura. • Quanto ao processo de fabricação. • Quanto à marca registrada. • Quanto a norma técnica.

  30. Composição Química Aços comuns (ao carbono) No aço comum o teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) estará sempre abaixo dos 2%.

  31. Composição Química Aço de baixa – liga Com teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) acima de 2% até 5% já pode ser considerado aço de baixa – liga.

  32. AÇOS DE BAIXA-LIGA Os são aços de baixa liga aços-carbono acrescidos de elementos liga como: manganês,cobre,cromo,molibdênio, níquel,fósforo,vanádio,zircônio. Tais elementos melhoram algumas propriedades mecânicas.

  33. AÇOS DE BAIXA-LIGA Os elementos de liga produzem aumento de resistência do aço através da modificação da micro-estrutura para grãos finos. Graças a esse fato, pode-se obter resistência elevada com teor de carbono de ordem de 0,20%, o que permite a soldagem dos aços sem preocupações especiais.

  34. AÇOS DE BAIXA-LIGA No quadro a seguir,resumimos alguns tipos de aços de baixa liga usados em estruturas A Companhia Siderúrgica Nacional fabrica o tipo A242 com elevada resistência atmosférica(obtida pela adição de 0,25% a 0,40% de cobre).

  35. AÇOS COM TRATAMENTO TÉRMICO Tanto os aços carbono como os aços de baixa liga podem ter suas resistências aumentadas pelo tratamento térmico .

  36. AÇOS COM TRATAMENTO TÉRMICO A soldagem dos aços tratados termicamente é, entretanto,mais difícil,o que o torna seu emprego pouco usual em estruturas correntes.

  37. AÇOS COM TRATAMENTO TÉRMICO Os parafusos de alta resistência utilizados como conectores são fabricados com aço de médio carbono sujeito a tratamento térmico ( especificação ASTM A325 ).

  38. AÇOS COM TRATAMENTO TÉRMICO Os aços de baixa liga com tratamento térmico se empregam na fabricação de barras de aço para protensão e também de parafusos de alta tensão (especificação ASTM A490)

  39. Composição Química Aços de alta-liga Com teor de impurezas (elementos além do ferro e do carbono) acima de 5% é considerado de alta-liga. Por exemplo: O aço inoxidável é um aço de alta-liga com teores de cromo e de níquel em altas doses (que ultrapas sam 20%) .

  40. Composição Química O enxofre e o fósforo são elementos prejudiciais ao aço pois acabam por intervir nas suas propriedades físicas, deixando-o quebradiço. Dependendo das exigências cobradas, o controle sobre as impurezas pode ser menos rigoroso ou então podem pedir o uso de um anti-sulfurante como o magnésio e outros elementos de liga benéficos.

  41. Os aços inoxidáveis podem ser divididos em • três categorias principais: • aços inoxidáveis austeníticos (elevados teores de cromo e níquel. • aços inoxidáveis martensíticos (elevado teor • de cromo,com baixo teor de níquel e teor de • carbono. • aços inoxidáveis ferríticos (elevado teor de • cromo e baixos teores de níquel e carbono.

  42. AÇO INOXIDÁVEL O aço inoxidável é uma liga de ferro e cromo, podendo conter também níquel,molibdênio e outros elementos,que apresenta propriedades físico – químicas superiores aos aços comuns. Tem como sua principal característica a alta resistência à oxidação atmosférica.

  43. AÇO INOXIDÁVEL

  44. AÇO INOXIDÁVEL Estes elementos de liga,em particular o cromo, conferem uma excelente resistência à corrosão quando comparados com os aços carbono. Eles são na realidade,aços oxidáveis.

  45. AÇO INOXIDÁVEL O cromo presente na liga oxida-se em contacto com o oxigênio do ar, formando uma película, muito fina e estável, de óxido de cromo Cr3O3 que se forma na superfície exposta ao meio. Ela é denominada camada passiva e tem como função proteger a superfície do aço contra processos corrosivos. Para isto e necessária uma quantidade mínima de cromo de cerca de 11% em massa.

  46. AÇO INOXIDÁVEL Essa quantidade mínima de cromo de cerca de 11% em massa, forma uma película aderente e impermeável,isolando o metal abaixo dela do meio agressivo. A película tem pouca interação com a luz e permite que o material continue a apresentar o seu brilho característico.

  47. AÇO RÁPIDO ( HighSpeedSteel – HSS ) É uma liga de aço composta por: C 0,67% a 1,3% Co 5% a 12% Cr 3,75% a 4,5% Mn 0,3% Mo 4% a 9% W 2% a 20% V 1% a 5% e apropriado tratamento térmico.

  48. AÇO RÁPIDO ( HighSpeedSteel- HSS ) • O uso principal do aço rápido continua a ser na • fabricação de várias ferramentas de corte: • brocas, fresas, serras, • plainas,discos para corte em engrenagens

  49. AÇOS DE ALTO TEOR DE CARBONO • Continuam sendo uma boa escolha para uso • em baixas velocidades onde uma boa precisão • é necessária,como : • plainas manuais, entalhadeiras, • formões e outros

  50. Composição Química Existe uma classe de aços carbono ,conhecida como aços de fácil usinabilidade, que contem teores mínimos de fósforo e enxofre. Estes dois elementos proporcionam um melhor corte as ferramentas de usinagem,provendo a quebra do cavaco e evitando a aderência do mesmo na ferramenta.

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