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

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 2 2 2

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 2 2 2

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 CONJUGADOS - Combinam propriedades de seus componentes - madeira, concreto, fibra de vidro, etc. 2 2 2

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 2 2 2

Diferentes materiais apresentam diferentes respostas aos esforços mecânicos a que são submetidos. Tensão kgf/mm2 CERÂMICA METAL MADEIRA POLÍMERO 20 40 Alongamento % Temperatura Ambiente 2 2 2

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 1021 t 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 2 2 2

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 ) 2 2 2

DEFINIÇÕES BÁSICAS ROCHA : porção individualizada da crosta terrestre MINÉRIO : rocha contendo substância útil em condições de exploração economicamente viável 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 2 2 2

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 ) 2 2 2

CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS IA O IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 11 22,9898 Na 892 97,8 0,97 Sódio IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB Metais Não metais sólidos Não metais gasosos Lantanídeos Actinídeos 2 2 2

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. 2 2 2

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 2 2 2