Aço na Construção Civil

Apresentação em tema: "Aço na Construção Civil"— Transcrição da apresentação:

1 Aço na Construção Civil

2 AÇO Liga Ferro-Carbono Fe-C - 0,006 % < C < 2%
Como a maioria dos metais é denso, bom condutor de eletricidade e calor, opaco e apresenta comportamento elasto-plástico. Possui estrutura cristalina polifásica (grãos com diferentes orientações cristalinas) O aço pode ser definido como uma liga metálica ferro-carbono, cujos teores de carbono, em massa, situam-se entre 0,006 e 2,0%, aproximadamente. A liga apresenta alguns elementos residuais, os quais são considerados impurezas, em geral não completamente eliminados no processo de fabricação – enxofre, fósforo, silício e oxigênio. Alguns elementos podem ser propositadamente adicionados, como manganês, alumínio, cromo e níquel, para atenuar ou neutralizar certos inconvenientes provocados pelas impurezas de fabricação ou mesmo para promover propriedades especiais desejadas.

3 PROCESSO DE OBTENÇÃO DO FERRO GUSA
Produto primário na produção do Aço Resultado da redução do minério de ferro em alto - forno com a presença de elevados teores de carbono remanescentes do coque. (≈ 3.5 à 4.5%)

4 PRODUÇÃO DE AÇO A PARTIR DO MINÉRIO DE FERRO
Matérias-primas: carvão mineral – fornece energia térmica e química necessárias à redução do minério de ferro; minério de ferro – matéria prima fundamental

5 ESQUEMA DE PRODUÇÃO Coqueificação (carvão mineral): eliminação de impurezas – temperatura em torno de 1300°C durante 18 horas – coque metalúrgico (resíduo poroso composto basicamente de carbono, com elevada resistência mecânica e alto ponto de fusão Sinterização (minério de ferro): aglutinação de finos de minério – os finos dificultam a entrada de ar e diminuem a velocidade com que o ar pode entrar para executar a combustão. Consiste na adição de um fundente (finos de calcário ou areia silicosa) aos finos de minério. Alto-forno: produção do ferro-gusa – produto primário no ciclo da produção do aço. Aciaria: produção do aço a partir do ferro-gusa (matéria prima). Lingotamento: controle de qualidade. O aço líquido é escoado para um distribuidor, que então distribui o volume de material líquido de modo a escoá-lo simultaneamente através de vários furos existentes no fundo do distribuidor. Abaixo de cada furo há um molde, chamado lingoteira. O aço é vazado para os moldes em temperaturas próximas de 1200°C. Em seguida é resfriado ao ar. Conformação mecânica: laminação a quente (reaquecimento das barras – 1200°C, e submissão a um esforço de compressão lateral e posteriormente diametral).

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7 FABRICAÇÃO DE AÇO A PARTIR DE SUCATA

8 FABRICAÇÃO DE AÇO A PARTIR DE SUCATA

9 TRATAMENTO DOS AÇOS

10 TRATAMENTO DOS AÇOS

11 elimina óxidos provenientes da Laminação banhos ácidos
TRATAMENTO DOS AÇOS Decapagem elimina óxidos provenientes da Laminação banhos ácidos Têmpera aquecimento ~950º C resfriamento controlado maior resist. mecânica Encruamento deformação mecânica a frio grãos são deformados > resist. mecânica > dureza < dutilidade < estricção < alongamento < resistência a corrosão reversível

12 PORCENTUAL DE TRABALHO À FRIO
%TF = 100´(A0-Ad)/A0 Onde, A0 = área original da seção reta antes da trefilação e Ad = área reduzida da seção reta após a trefilação

13 EFEITO DO ENCRUAMENTO Elevação do limite Elástico  aumento da
capacidade de trabalho. Amplia o potencial de um aço de microestrutura não refinada Ligeiro aumento na resistência mecânica.

14 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS METAIS

15 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.

16 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

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

18 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.

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

20 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

21 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

22 Resistência À Tração Tensão () X Deformação ()
 = F/Ao Kgf/cm2 ou Kgf/mm2 ou N/ mm2 Força ou carga Área inicial da seção reta transversal Deformação()= lf-lo/lo=l/lo lo= comprimento inicial lf= comprimento final

23 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 

24 Deformação Elástica e Plástica
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 DEFORMAÇÃO ELÁSTICA Precede à deformação plástica É reversível Desaparece quando a tensão é removida É proporcional à tensão aplicada (obedece a lei de Hooke) Elástica Plástica

25 Módulo de elasticidade ou Módulo de Young
E= /  =Kgf/mm2 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 A lei de Hooke só é válida até este ponto P Tg = E  Lei de Hooke:  = E 

26 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.

27 Tensão de escoamento Não ocorre escoamento propriamente dito

28 Resistência à Tração (Kgf/mm2)
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

29 Tensão de Ruptura (Kgf/mm²)
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

30 %alongamento= (lf-lo/lo)x100
Ductilidade em termos de alongamento Corresponde ao alongamento total do material devido à deformação plástica %alongamento= (lf-lo/lo)x100 ductilidade

31 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

32 Resiliência Corresponde à capacidade do material de absorver energia quando este é deformado elasticamente A propriedade associada é dada pelo módulo de resiliência (Ur) Ur= esc2/2E esc

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

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

35 FALHA OU RUPTURA NOS METAIS
Fratura Fluência Fadiga

36 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

37 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

38 FRATURA Fraturas dúcteis Fratura frágil

39 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

40 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

41 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

42 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)

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