MATERIAIS METÁLICOS Profª Janaína Araújo.

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1 MATERIAIS METÁLICOS Profª Janaína Araújo

2 1. METAIS FERROSOS Ferro Minério de 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 ()
 = 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

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 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

24 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 

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

27 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

28 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

29 %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

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 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

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

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