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Profª Janaína Araújo MATERIAIS METÁLICOS. 1. METAIS FERROSOS Ferro Não é encontrado puro na natureza. Encontra-se geralmente combinado com outros elementos.

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1 Profª Janaína Araújo MATERIAIS METÁLICOS

2 1. 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 Retirado do subsolo, porém muitas vezes é encontrado exposto formando verdadeiras montanhas. Principais minérios: Hematita e Magnetita. Para retirar as impurezas, o minério é lavado, partido em pedaços menores e em seguida levados para a usina siderúrgica.

3 1. METAIS FERROSOS Obtenção do ferro gusa 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) 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 1200ºC derrete o minério.

4 1. METAIS FERROSOS Obtenção do ferro gusa O ferro ao derreter-se deposita-se 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 retiradas, primeiro a escória e em seguida o ferro-gusa que é despejado em panelas chamadas CADINHOS.

5 1. METAIS FERROSOS Obtenção do ferro gusa 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. A seguir são armazenados para receberem novos tratamentos, pois este tipo de ferro, nesta forma, é usado apenas na confecção de peças que não passarão por processos de usinagem.

6 1. METAIS FERROSOS Ferro fundido Liga de ferro - carbono que contém de 2 a 4,5% de carbono. O 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.

7 1. METAIS FERROSOS Aço Um dos mais importantes materiais metálicos usados na indústria mecânica. É usado na fabricação de peças em geral. Obtém-se o aço abaixando-se a porcentagem de carbono do ferro gusa. A porcentagem de carbono no aço varia entre 0,05% a 1,7%.

8 1. METAIS FERROSOS Principais características do aço: Pode ser trabalhado com ferramenta de corte; Pode ser curvado; Pode ser dobrado; Pode ser forjado; Pode ser soldado; Pode ser laminado; Pode ser estirado (trefilado); Possui grande resistência à tração;

9 1. METAIS FERROSOS Aço ao carbono São os que contém além do ferro, pequenas porcentagens de carbono, manganês, silício, enxofre e fósforo. Os elementos mais importantes do aço ao carbono são o ferro e o carbono. O manganês e silício melhoram a qualidade do aço, enquanto que o enxofre e o fósforo são elementos prejudiciais. Ferro - É o elemento básico da liga. Carbono - Depois do ferro é o elemento mais importante do aço. A quantidade de carbono define a resistência do aço.

10 1. METAIS FERROSOS Formas comerciais do aço Para os diferentes usos industriais, o aço é encontrado no comércio na forma de vergalhões, perfilados, chapas, tubos e fios. Vergalhões - são barras laminadas em diversos perfis, sem tratamento posterior à laminação.

11 1. METAIS FERROSOS Formas comerciais do aço Perfilados - São vergalhões laminados em perfis especiais tais como: L (cantoneira), U, T, I (duplo T), Z.

12 1. METAIS FERROSOS Chapas - São laminados planos, encontradas no comércio nos seguintes tipos: Chapas pretas - sem acabamento após a laminação, sendo muito utilizadas nas indústrias. Chapas galvanizadas - recebem após a laminação uma fina camada de zinco. São usadas em locais sujeitos a umidade, tais como calhas e condutores etc. Chapas estanhadas - também conhecidas como Folhas de Flandres ou latas. São revestidas com uma fina camada de estanho. São usadas principalmente na fabricação de latas de conservas devido sua resistência à umidade e corrosão.

13 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS METAIS Profª Janaína Araújo

14 PROPRIEDADES MECÂNICAS Definem o comportamento do material quando sujeitos à esforços mecânicos, pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir ou transmitir estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma incontrolável.

15 Principais propriedades mecânicas Resistência à tração Elasticidade Ductilidade Fluência Fadiga Dureza Tenacidade,.... Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade do material de resistir às forças mecânicas e/ou de transmiti-las

16 Tipos de tensões que uma estrutura esta sujeita Tração Compressão Cisalhamento Torção

17 Como determinar as propriedades mecânicas? Feita através de ensaios mecânicos. Utiliza-se normalmente corpos de prova para o ensaio mecânico, não é praticável realizar o ensaio na própria peça, que seria o ideal. Geralmente, usa-se normas técnicas para o procedimento das medidas e confecção do corpo de prova para garantir que os resultados sejam comparáveis.

18 NORMAS TÉCNICAS Normas técnicas mais comuns: ASTM (American Society for Testing and Materials) ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas)

19 Ensaios para determinação das propriedades mecânicas Resistência à tração Resistência à compressão Resistência à torção Resistência ao choque Resistência ao desgaste Resistência à fadiga Dureza

20 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO É medida submetendo-se o material à uma carga ou força de tração, paulatinamente crescente, que promove uma deformação progressiva de aumento de comprimento NBR-6152 para metais

21 Resistência À Tração Tensão () X Deformação () ) Deformação()= l f -l o /l o =l/l o lo= comprimento inicial lf= comprimento final = F/A o Kgf/cm 2 ou Kgf/mm 2 ou N/ mm 2 Força ou carga Área inicial da seção reta transversal

22 Comportamento dos metais quando submetidos à tração Resistência à tração Dentro de certos limites, a deformação é proporcional à tensão (a lei de Hooke é obedecida) Lei de Hooke: = E

23 Deformação Elástica e Plástica DEFORMAÇÃO ELÁSTICA Precede à deformação plástica É reversível Desaparece quando a tensão é removida É proporcional à tensão aplicada (obedece a lei de Hooke) DEFORMAÇÃO PLÁSTICA É provocada por tensões que ultrapassam o limite de elasticidade É irreversível; é resultado do deslocamento permanente dos átomos e portanto não desaparece quando a tensão é removida Elástica Plástica

24 Módulo de elasticidade ou Módulo de Young E= / =Kgf/mm 2 É o quociente entre a tensão aplicada e a deformação elástica resultante. Está relacionado com a rigidez do material ou à resist. à deformação elástica Lei de Hooke: = E P A lei de Hooke só é válida até este ponto Tg = E

25 O Fenômeno de Escoamento Esse fenômeno é nitidamente observado em alguns metais de natureza dúctil, como aços baixo teor de carbono. Caracteriza-se por um grande alongamento sem acréscimo de carga.

26 Tensão de escoamento Não ocorre escoamento propriamente dito Escoamento

27 Corresponde à tensão máxima aplicada ao material antes da ruptura É calculada dividindo-se a carga máxima suportada pelo material pela área de seção reta inicial Resistência à Tração (Kgf/mm 2 )

28 O limite de ruptura é geralmente inferior ao limite de resistência em virtude de que a área da seção reta para um material dúctil reduz-se antes da ruptura Tensão de Ruptura (Kgf/mm²)

29 Ductilidade em termos de alongamento ductilidade Corresponde ao alongamento total do material devido à deformação plástica %alongamento= (l f -l o /l o )x100

30 Ductilidade expressa como estricção Corresponde à redução na área da seção reta do corpo, imediatamente antes da ruptura Os materiais dúcteis sofrem grande redução na área da seção reta antes da ruptura Estricção= área inicial-área final área inicial

31 Corresponde à capacidade do material de absorver energia quando este é deformado elasticamente A propriedade associada é dada pelo módulo de resiliência (U r ) U r = esc 2 /2E esc Resiliência

32 Materiais resilientes são aqueles que têm alto limite de elasticidade e baixo módulo de elasticidade (como os materiais utilizados para molas) Resiliência

33 Corresponde à capacidade do material de absorver energia até sua ruptura tenacidade Tenacidade

34 FALHA OU RUPTURA NOS METAIS Fratura Fluência Fadiga

35 FRATURA Consiste na separação do material em 2 ou mais partes devido à aplicação de uma carga estática à temperaturas relativamente baixas em relação ao ponto de fusão do material

36 FRATURA Dúctil a deformação plástica continua até uma redução na área Frágil não ocorre deformação plástica, requerendo menos energia que a fratura dúctil que consome energia para o movimento de discordâncias e imperfeições no material

37 FRATURA Fraturas dúcteis Fratura frágil

38 Mecanismo da fratura dúctil a- formação do pescoço b- formação de cavidades c- coalescimento das cavidades para promover uma trinca ou fissura d- formação e propagação da trinca em um ângulo de 45 graus em relação à tensão aplicada e- rompimento do material por propagação da trinca

39 FLUÊNCIA (CREEP) Quando um metal é solicitado por uma carga, imediatamente sofre uma deformação elástica. Com a aplicação de uma carga constante, a deformação plástica progride lentamente com o tempo (fluência) até haver um estrangulamento e ruptura do material

40 FLUÊNCIA (CREEP) Definida como a deformação permanente, dependente do tempo e da temperatura, quando o material é submetido à uma carga constante Este fator muitas vezes limita o tempo de vida de um determinado componente ou estrutura

41 FADIGA É a forma de falha ou ruptura que ocorre nas estruturas sujeitas à forças dinâmicas e cíclicas Nessas situações o material rompe com tensões muito inferiores à correspondente à resistência à tração (determinada para cargas estáticas)

42 FADIGA Os esforços alternados que podem levar à fadiga podem ser: Tração Tração e compressão Flexão Torção,...


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