IECETEC Orgulhosamente apresenta: profº msc Etevaldo costa MATERIAIS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA E TRATAMENTO TÉRMICO Com profº msc Etevaldo costa

Olá pessoal sejam todos bem vindos a mais uma Aula com o profº Etevaldo Costa. Bons Estudos!

MATERIAIS PARA CONSTRUÇÃO MECÂNICA E Assunto: Materiais e propriedades TRATAMENTO TÉRMICO Aula 01 Assunto: Materiais e propriedades

1- Introdução Ferro: O ferro é utilizado em ligas; Importante como material de construção em engenharia; Seu uso é importante devido a 3 fatores: 1) Fe existe em abundância; 2) Custo de fabricação relativamente econômicas; 3) Ligas de Fe são versáteis. - Desvantagem: corrosão

1- Introdução Ferro:

1-Introdução

2- Estrutura do Ferro (Fe) Metal: Brilho metálico, boa condutividade térmica e elétrica; Ligas: Adição de elementos químicos diferentes; Aço-carbono: Liga de ferro (Fe) e carbono (C), contendo entre 0,05 e 2,0% de C; Aços-liga: Aços com adição de outros elementos químicos (Cr, Ni, Mn, etc.); Ferro fundido: Liga de ferro (Fe) e carbono (C), contendo entre 2,0 e 6,7% de C.

3- Determinação das propriedades dos materiais * Propriedades Mecânicas Definem a resposta do material à aplicação de forças (solicitação mecânica). Força (tensão) Deformação Determinação das Propriedades Ensaios Mecânicos

3- Determinação das propriedades dos materiais

3- Determinação das propriedades dos materiais

3- Determinação das propriedades dos materiais Curva tensão x deformação

4- Propriedades dos materiais - Fusibilidade - Plasticidade - Maleabilidade - Ductilidade - Temperabilidade - Usinabilidade - Tenacidade - Resiliência - Soldabilidade

4- Propriedades dos materiais Fusibilidade É a propriedade que o material possui de passar do estado sólido para o líquido sob ação do calor. Metal Sólido  Metal Fundido Ela é caracterizada pela temperatura de fusão; Todo metal é fusível, mas, para ser industrialmente fusível, é preciso que tenha um ponto de fusão relativamente baixo e que não sofra, durante o processo de fusão, oxidações profundas, nem alterações na sua estrutura e homogeneidade.

4- Propriedades dos materiais Plasticidade É a propriedade que apresentam certos materiais de se deixarem deformar permanentemente assumindo diferentes tamanhos ou formas sem sofrerem rupturas, rachaduras ou fortes alterações de estrutura quando submetidos a pressões ou choques compatíveis com as suas propriedades mecânicas. Maleabilidade É a característica apresentada pelo material em se deformar plasticamente sob ação de uma pressão ou choque, compatível com a sua resistência mecânica.

4- Propriedades dos materiais Ductilidade corresponde a elongação total do material devido à deformação plástica, antes da ruptura; Pode ser compreendido também com a capacidade de ser fazer fio; Soldabilidade É a propriedade que certos metais possuem de se unirem, após aquecidos e suficientemente comprimidos. Temperabilidade É a propriedade que determina a profundidade e distribuição da dureza produzida pela têmpera. Usinabilidade ou maquinabilidade É a capacidade de se deixar trabalhar em máquinas operatrizes (torno, fresadora, plaina...). Tenacidade Corresponde à capacidade do material absorver energia até sua ruptura.

4- Propriedades dos materiais Resiliência Corresponde à capacidade do material em absorver energia quando este é deformado elasticamente.

4- Propriedades dos materiais Comparação entre um material dúctil e frágil

4- Propriedades dos materiais Fluência A fluência pode ser definida como sendo uma deformação contínua, com a passagem do tempo, em materiais sujeitos a uma tensão constante. Esta deformação é plástica e ocorre mesmo que a tensão atuante esteja abaixo do limite de escoamento do material. A temperaturas abaixo de 0,4 T (onde T é a temperatura absoluta de fusão do material (escala Kelvin)) a taxa de fluência á altamente importante. Por esta razão a fluência é muito pequena mas a temperaturas maiores que esta, afluência é altamente importante. Por esta razão a fluência é comumente vista como sendo um fenômeno de elevadas temperaturas, associado a plantas de vapor e tecnologia de turbinas de gás.

5- Influência do C no aço Efeito do elemento carbono nos aços. Quanto maior o teor de carbono, observa-se: Aumento da resistência mecânica Limite de resistência Limite de escoamento Diminuição do alongamento Aumento da dureza Redução da tenacidade Menor facilidade na soldagem

6- Classificação dos Aços Os critérios usados na classificação dos aços são: quanto à composição química; quanto à aplicação; quanto ao processo de fabricação; quanto à normas técnicas.

A. Quanto à composição química Extra – doce < 0,15% C Baixo Carbono Doce 0,15 - 0,30% C Meio – doce 0,30 - 0,40% C Médio Carbono Meio – duro 0,40 - 0,60% C Duro 0,60 - 0,70% C Alto Carbono Extra – Duro 0,70 - 1,20% C

Aços Especiais (liga) São os aços que contem um ou mais elementos de liga além do Fe e C, em quantidades tais que modifiquem ou melhorem substancialmente uma ou mais de suas propriedades quer sejam físicas, mecânicas ou químicas. Quanto ao teor de elementos de liga os aços classificam-se em: Aços de baixa liga – quando o somatório dos teores dos elementos de liga é inferior a 5%. Aços de alta liga – quando o somatório dos elementos de liga (teores) é superior a 5%.

B. Quanto à aplicação Aços de construção: são usados na manufatura de componentes de equipamentos industriais. Aços para ferramentas e matrizes: compreendem os aços resistentes ao choques, para trabalho a frio e a quente e aços rápidos. Aços Inoxidáveis e resistentes ao calor: correspondem aos aços inoxidáveis martensíticos, ferríticos e austeníticos, mais aços refratários. Aços com características especiais: como por exemplos, aços para imas permanentes, para núcleos de transformadores,...

C. Quanto ao processo de fabricação O aluno deve pesquisar?

0 – indica a % de elementos de liga. D. Quanto as normas técnicas AISI – American Iron and Steel Institute SAE – Society of Automotive Engineers ASTM – American Society for Testing and Materials ABNT – Associaçao Brasileira de Normas Técnicas Exemplo de representação do aço ABNT para construção civil: ABNT CA 25A – aços para construção civil com sesc=25Kgf/mm2. ABNT – SAE – construção mecânica SAE 1010 - aço carbono com 0,10% de carbono. SAE 1008 - aço carbono com 0,08% de carbono. 1 – indica que é um aço carbono, desconsidera a presença de pequenas quantidades de outros metais como Mn, Si, P, S; 0 – indica a % de elementos de liga.

7- Aplicações do Aço Aço-carbono – Largamente utilizado - Boa ductilidade e maleabilidade O aço-carbono pode ser: - Soldado - Curvado - Forjado - Torcido - Dobrado - Trabalho com ferramentas de corte - Trefilados - Laminados

8- Aplicações dos Aços Liga A introdução de outros elementos de liga nos aços carbono é feita quando se deseja um ou diversos dos seguintes efeitos: aumentar a dureza e a resistência mecânica; conferir resistência uniforme através de toda a seção em peças de grandes dimensões; diminuir o peso (conseqüência do aumento da resistência) de modo a reduzir a inércia de uma parte móvel; conferir resistência à corrosão; aumentar a resistência ao calor; aumentar a resistência ao desgaste; aumentar a capacidade de corte; melhorar as propriedades elétricas e magnéticas

8- Aplicações dos Aços Liga Efeito dos elementos de adição (liga): Vanádio (V): Tenacidade e excelente desoxidante; Cromo (Cr): Aumento a resistência ao desgaste; Boro (B): Resistência a fadiga; Níquel (Ni): Boa ductilidade e resistência à corrosão; Tungstênio (W): Alta resistência mesmo em altas TºC; Manganês (Mn): Ductilidade, resistência ao desgaste/choque; Silício (Si): Aumenta a elasticidade e resistência; Alumínio (Al): Desoxidante; Molibdênio (Mo): alta resistência ao amolecimento;

8- Aplicações dos Aços Liga Condições de serviço que exigem aços liga: Altas temperaturas: fluência, oxidação; Baixa temperaturas: fratura frágil; Meio corrosivo: corrosão acelerada; Produtos especiais: contaminação; Segurança: materiais tóxicos, explosivos, inflamáveis; Alta resistência: grandes esforços.

Influência na estrutura Influência nas propriedades Elemento De ligas Influência na estrutura Influência nas propriedades Aplicações Produtos Níquel Refina o grão. Diminui a velocidade de transformação na estrutura do aço. Aumenta a LRT. Boa ductilidade. Aço para construção mecânica. Peças para automóveis. Utensílios domésticos. Caixa para tratamento térmico. Manganês. Estabiliza os carbonetos. Aumenta temperabilidade. Diminui a velocidade de transformações. Aumento da resistência mecânica e temperabilidade. Resistência ao choque. Peças para automóveis e peças para usos gerais em engenharia mecânica Cromo. Forma carbonetos. Acelera o crescimento dos grãos. Aumenta a resistência a corrosão e a oxidação. Aumento da resistência a altas temperaturas. Aços para a construção mecânica. Aços-ferramentas. Aços inoxidáveis. Indústria química; talheres; válvulas e peças para fornos. Ferramentas de cortes. Molibdênio Influência na estabilidade do carboneto. Alta dureza ao rubro. Aumento da LRT. Aumento da temperabilidade. Aços-ferramentas, Aço cromo-níquel, substitui W em aços rápidos. Vanádio Inibe o crescimento grãos. Maior resistência mecânica, tenacidade e temperab. Resistência a fadiga e abrasão. Aços cromo-vanádio. Tungstênio Forma carbonetos duros. Diminui a velocidade das transformações. Inibe crescimento dos grãos. Aumento da dureza. Resistência da resistência a altas temperaturas. Aços rápidos. Ferramentas de corte. Cobalto. Forma carboneto. (fracamente). Resistência à tração. Resistência à corrosão. Resistência à erosão. Aços ferramenta. Silício. Auxilia na desoxidação. Auxilia na grafitização. Aumenta a fluidez. Resistência a temperaturas elevadas. Melhora temperab./ LRT. Aços alto carbono. Aços para a fundição em areia. Peças fundidas.

9- Nomenclatura dos aços SAE 1 0 4 0 Quatro algarismos para designar os aços; Os dois últimos algarismos  teor de carbono Os dois primeiros algarismos indicam o tipo e a quantidade aproximada dos elementos da liga; Quando o primeiro algarismo é 1, os aços são simplesmente aços-carbono, desprezando seus teores mínimos de manganês, silício, fósforo, e enxofre. Neste caso, esses teores são considerados iguais a zero;

9-Nomenclatura dos aços

Classificação quanto ao primeiro número dos 4 algarismos: 9- Nomenclatura dos aços Classificação quanto ao primeiro número dos 4 algarismos: 1  aço carbono 2  Ni 3  Ni – Cr 4  Mo 5  Cr 6  Cr – V 7  W 8  Ni – Cr – Mo 9  Si - Mn

9- Nomenclatura dos aços Exemplos SAE 2350 Aço ao níquel com 3% de níquel e 0,50% C; SAE 5130 Aço ao cromo com 1% de cromo e 0,30% de C; SAE 9220 Aço ao silício – manganês com 2% de Si-Mn e 0,20% C.

9- Nomenclatura dos aços 10 XX Aços ao carbono comuns. 11 XX 12 XX Aços de fácil usinagem com alto teor de enxofre. 13 XX 15 XX Aços ao manganês com 1,75% de Mn. Designação C % Mn % Si % 1340 0,38 – 0,43 0,60 – 0,90 0,20 –0,25

Até a próxima aula!