resumo 3 ciencia dos materiais

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METALURGIA
Metalurgia é a ciência que estuda e gerencia todos os metais no início da extração do subsolo até a sua grande transformação em produtos adequados ao uso comum e designa um conjunto de procedimento e técnicas para extração, fabricação, fundição e tratamento dos metais e suas ligas.
LIGAS FERROSAS
As ligas ferrosas são aquelas onde o ferro (Fe) é o constituinte principal – são produzidas em maior quantidade do que qualquer outro tipo de metal. Essas ligas são especialmente importantes como materiais de construção em engenharia. Seu amplo uso é resultado de três fatores: 
(1) compostos que contêm ferro existem em
quantidades abundantes no interior da crosta terrestre; 
(2) o ferro metálico e as ligas de aço podem ser produzidos usando técnicas de extração, beneficiamento, formação de ligas e fabricação relativamente econômicas; e 
(3) as ligas ferrosas são extremamente versáteis, no sentido em que elas podem ser adaptadas para possuir uma ampla variedade de propriedades mecânicas e físicas. A desvantagem principal de muitas ligas ferrosas é a suscetibilidade à corrosão. Na figura 10 conforme representada abaixo, representa um esquema de classificação taxonômica para as várias ligas ferrosas onde apresenta composições, microestruturas e propriedades de um número diferente de classes de aços e ferros fundidos.
AÇOS
Os aços são ligas ferro-carbono que podem conter concentrações apreciáveis de outros elementos de liga; existem milhares de ligas que possuem composições e/ou tratamentos térmicos diferentes. As propriedades mecânicas são sensíveis ao teor de carbono, que é normalmente inferior a 1%. Alguns dos aços mais comuns são classificados de acordo com a sua concentração de carbono, quais sejam, os tipos com baixo, médio e elevado teor de carbono. Também existem subclasses dentro de cada grupo, de acordo com as concentrações de outros elementos de liga. Os aços comuns ao carbono contêm apenas concentrações residuais de impurezas além do carbono e de um pouco de manganês. No caso de aços-liga, mais elementos de liga são adicionados intencionalmente em concentrações específicas. 
• Aços com baixo teor de Carbono – 0,25%;
• Aços com médio teor de Carbono – 0,5% a 0,60%;
• Aços com alto teor de Carbono – 0,60% a 1,4%.
FERROS FUNDIDOS
Genericamente, os ferros fundido formam uma classe de ligas ferrosas que possui teores de carbono acima de 2,14%; na prática, contudo, a maioria dos fenos fundidos contém entre 3,0 e 4,5%, além disso, outros elementos de liga.
No estado bruto de fundição, suas propriedades mecânicas são definidas pela microestrutura, mais precisamente, pela forma em que o carbono se encontra combinado.
· Na forma de grafita apresenta dureza baixa, baixa resistência mecânica e boa usinabilidade;
· Na forma de cementita, apresenta dureza elevada, alto resistência mecânica e aos desgastes e baixa tenacidade.
Classificação dos Ferros Fundidos
Os ferros fundidos são classificados de acordo com a forma em que o carbono se apresenta na microestrutura confirme indicado na tabela 1:
· Ferro fundido branco;
· Ferro fundido maleável;
· Ferro fundido cinzento;
· Ferro fundido nodular.
· Grafita compactada.
VIDE TABELA NA INTERNET
LIGAS NÃO FERROSAS
O aço e outras ligas ferrosas são consumidos em quantidades extraordinariamente grandes, pois eles possuem uma enorme variedade de propriedades mecânicas, podem ser fabricados com relativa facilidade, e são econômicos de serem produzidos. Entretanto, eles possuem algumas limitações bem
definidas, principalmente as seguintes:
 (1) densidade relativamente alta, 
(2) condutividade elétrica comparativamente baixa, e 
(3) suscetibilidade inerente à corrosão em alguns ambientes usuais. Assim sendo, para muitas aplicações torna-se vantajoso ou até mesmo necessário utilizar outras ligas que possuem combinações de propriedades mais apropriadas. Os sistemas de ligas são classificados ou de acordo com o seu metal básico, ou de acordo com alguma característica que um grupo de ligas compartilha. Abaixo será mencionado as características gerais em relação
aos aços e ferros fundidos:
· Possuem melhor resistência à corrosão;
· Possuem pior resistência mecânica;
· Menor resistência a fluência a alta temperatura;
· Melhor comportamento a baixas temperaturas.
COBRE E SUAS LIGAS
O cobre e as ligas baseadas no cobre, que possuem uma combinação
desejável de propriedades físicas que têm sido utilizados em uma ampla variedade de aplicações desde a antiguidade. O cobre, quando não se encontra na forma de ligas, é tão mole e dúctil que é muito difícil de ser usinado; ainda, ele possui uma capacidade quase ilimitada de ser submetido a deformação plástica a frio. Além disso, ele é altamente resistente à corrosão em diversos ambientes, que incluem a atmosfera ambiente, a água do mar e alguns produtos químicos industriais. As propriedades mecânicas e de resistência à corrosão do cobre podem ser aprimoradas pela formação de ligas. A maioria das ligas de cobre não pode ser endurecida ou ter a sua resistência melhorada através de procedimentos de tratamento térmico; consequentemente, a deformação plástica a frio e/ou a formação de ligas por solução sólida devem ser utilizadas para melhorar essas propriedades mecânicas.
O Cobre e suas ligas são compostas através dos materiais citados abaixo:
· Cobre comercial
· Latões (ligas cobre – zinco)
· Bronzes (ligas cobre estanho)
· Ligas cupro-níquel
Metal Cobre (cu)
Podemos citar como alguns dos principais diferenciais do cobre comercial a sua excelente capacidade de condução de eletricidade. Além disso, é classificado como um condutor perfeito de calor e garante modelagem facilitada para utilização como componente dos mais variados objetos. Também é uma liga metálica muito resistente e não acumula bactérias, evitando assim riscos à saúde humana. As principais características são:
· Condutor de calor e eletricidade;
· Excelente deformabilidade;
· Boa resistência à corrosão;
· Boa usinabilidade;
· Resistência mecânica satisfatória.
Latões
As ligas de cobre mais comuns são os latões, onde o zinco, na forma de uma impureza substitucional, é o elemento de liga predominante. Quanto maior o teor de zinco, menos a resistência a corrosão. Quanto maior o teor de zinco, maior a resistência mecânica, sem queda apreciável na ductibilidade. Quanto mais o teor de zinco, menor o preço do latão. Solda difícil (evapora o zinco – solda oxiacetilênica é a mais recomendada – chama oxidante)
Bronze
Os bronzes são ligas de cobre com vários outros elementos, incluindo o
estanho, o alumínio, o silício e o níquel, Essas ligas são relativamente mais resistentes do que os latões, porém ainda possuem um elevado nível de resistência à corrosão.
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
O alumínio e suas ligas são caracterizados por uma densidade relativamente baixa (2,7 g/cm3, em comparação com uma densidade de 7 ,9 g/cm3 para o aço), condutividades elétrica e térmica elevadas, e urna resistência à corrosão em alguns ambientes comuns, incluindo a atmosfera ambiente. Muitas dessas ligas são conformadas com facilidade em virtude das suas elevadas ductilidades; isso fica evidente através das finas folhas de papel alumínio nas quais o material relativamente puro pode ser laminado, Uma vez que o alumínio possui uma estrutura cristalina CFC, a sua ductilidade é mantida até mesmo em temperaturas reduzidas. A principal limitação do alumínio está na sua baixa temperatura de fusão [660ºC (1220ºF)], o que restringe a temperatura máxima em que o alumínio pode ser utilizado.
A resistência mecânica do alumínio pode ser aumentada através de
deformação plástica a frio e mediante a formação de ligas; entretanto, ambos os processos tendem a diminuir a resistência à corrosão. Os principais elementos de liga incluem o cobre, o magnésio, o silício, o manganês e o zinco. As ligas que não são tratáveis termicamente consistem em uma única fase, para as quais um aumento na resistência é obtido através do endurecimento por solução sólida. Outras ligas são tornadas termicamente tratáveis (capazesde serem submetidas a tratamento de endurecimento por precipitação) como resultado do processo de formação da liga. Em várias dessas ligas, o endurecimento por precipitação é devido à precipitação de dois elementos que não o alumínio para formar um composto intermetálico, tal como o MgZn2. Em geral, as ligas de alumínio são classificadas ou como fundidas ou como forjadas. As composições para ambos os tipos são designadas por um número com quatro dígitos, o qual indica quais as principais impurezas presentes e, em alguns casos, o nível de pureza.
NÍQUEL E LIGAS DE NÍQUEL
É um metal dúctil e tenaz que possui temperatura de fusão de 1455°C e
densidade 8902kg/m³ e pode ser encontrado sob diversas formas: barra, chapa, tubo, ou produtos de fundição. É usado principalmente como elemento de liga em aços, apenas 13% são usados em ligas baseadas em níquel.
Ligas de níquel possuem capacidade de suportar condições muito severas em termos de corrosão, temperatura elevada, elevadas tensões de serviço, ou uma combinação desses fatores.
Características possíveis das ligas de níquel.
• Resistência a quente;
• Resistência à corrosão;
• Reduzida variação dimensional;
• Ligas com efeito de memória (Ni-Ti);
• Ligas com elevada resistência elétrica (para aquecimento);
Exemplos de Aplicação:
• Turbinas de aviões;
• Turbinas de vapor;
• Centrais nucleares;
• Instalações químicas e petroquímicas.
MAGNÉSIO E SUAS LIGAS
Talvez a característica mais excepcional do magnésio seja a sua densidade de 1,7 g/cm3, que é a mais baixa dentre todos os metais estruturais; dessa forma, as suas ligas são usadas onde um peso leve é consideração importante (por exemplo, em componentes de aeronaves). O magnésio possui uma estrutura cristalina HC, é relativamente mole, e tem pequeno módulo de elasticidade: 45 GPa (6,5 X 106 psi). Na temperatura ambiente, o magnésio e as suas ligas são difíceis de serem deformados; de fato, apenas uma pequena intensidade de deformação plástica a frio pode ser imposta sem um recozimento. Consequentemente, a maior parte da fabricação se dá por fundição ou por deformação a quente a temperaturas entre 200 e 350ºC ( 400 e 650ºF). O magnésio, tal como o alumínio, possui uma temperatura de fusão relativamente baixa [651 ºC (1204ºF)]. Quimicamente, as ligas de magnésio são relativamente instáveis e especialmente suscetíveis à corrosão em ambientes marinhos. Por outro lado, a resistência à corrosão ou à oxidação é razoavelmente boa em uma atmosfera normal; acredita-se que esse comportamento seja devido a impurezas, em vez de ser uma característica inerente às ligas de Mg. O pó de magnésio finamente dividido entra em ignição facilmente quando aquecido ao ar; consequentemente, deve-se tomar cuidado ao se manusear esse material nesse estado. Nos últimos anos a demanda por ligas de magnésio aumentou drasticamente em uma gama de indústrias diferentes. Para muitas aplicações, as ligas de magnésio
substituíram os plásticos de engenharia que possuem densidades comparáveis, uma vez que os materiais à base de magnésio são mais rígidos, mais recicláveis e menos caros para serem produzidos. Por exemplo, o magnésio é empregado hoje em dia em
uma variedade de dispositivos portáteis de mão (por exemplo, motosserras. Ferramentas mecânicas, tesouras de aparar), em automóveis (por exemplo, volantes e colunas, estruturas de assentos, caixas de transmissão), e em equipamentos de áudio-vídeo computação-comunicação (por exemplo, computadores portáteis, câmaras de vídeo, aparelhos de televisão, telefones celulares)
TITÂNIO E SUAS LIGAS
O titânio e as suas ligas são materiais relativamente novos em engenharia, que possuem uma extraordinária combinação de propriedades. O metal puro tem densidade relativamente baixa (4,5 g/cm³), elevado ponto de fusão [1668ºC (3035ºF)], e um módulo de elasticidade de 107 GPa (15,5 X 106 psi). As ligas de titânio são extremamente resistentes; é possível obter limites de resistência à tração à temperatura ambiente tão elevados quanto 1400 MPa (200.000 psi), produzindo resistências específicas excepcionais. Ademais, as ligas são muito dúcteis e facilmente forjadas e usinadas. A principal limitação do titânio está na sua reatividade química com outros materiais a temperaturas elevadas. Essa propriedade exigiu o desenvolvimento de técnicas não convencionais de beneficiamento, fusão e fundição; consequentemente, as ligas de titânio são bastante caras. Apesar dessa elevada reatividade a temperaturas mais altas, a resistência à corrosão das ligas de titânio nas temperaturas normais é incomumente alta; elas são virtualmente imunes ao ar, a ambientes marinhos e a uma variedade de ambientes industriais.
REFEREICIA 
APOSTILA 03 – CIÊNCIA DOS MATERIAIS