Introdução a metalurgia - Aula 01

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Introdução à Metalurgia
Profª Amanda Lienthier
Histórico
▪ 1100: Thophilus – Schedula diversarum artium;
▪ 1540:Vannoccio Biringuccio – De La Perotechnia;
▪ 1556: George Agricola - De Re Metallica;
▪ 1574: Lazarus Ercker - Beschreibung allerflirnemisten
mineralischen;
▪ 1640: Alvaro Alfons Barbara – Arte de los Metales;
▪ 1722: Ferchault de Reamur - L’Art de convertir le fer
forge em acier – Primeiro livro;
▪ 1864: Sorby – estudos da estrutura do aço em
microscópio;
▪ 1869: Medeleev – Tabela Periódica dos Elementos
Siderurgia
x
Metalurgia
Conceitos 
Importantes
▪ Metais: Compostos químicos sólidos, inorgânicos, que ocorrem
naturalmente na crosta terrestre. Tem composição química
definida(não fixa) e arranjo atômico altamente ordenado.
▪ Minerais: é toda substância homogênea, sólida ou líquida, de
origem inorgânica que surge naturalmente na crosta terrestre.
Normalmente com composição química definida e, se formado em
condições favoráveis, terá estrutura atômica ordenada
condicionando sua forma cristalina e suas propriedades físicas.
▪ Minérios: São minerais dos quais se pode extrair metais por
processos economicamente vantajosos.
▪ Estéril: è o corpo da rocha onde se encontra o mineral, porém não
pode ser aproveitado como minério. A existência de grandes
quantidades de estéril pode aumentar muito o custo da mina ou até
inviabilizá-la economicamente.
▪ Ganga: O conjunto das impurezas contidas no minério e é
responsável pela perda da qualidade química do minério, além de
afetar as suas propriedades mecânicas.
Siderurgia no 
Brasil
▪ 1554: Padre Antônio Anchieta relatou à Corte a existência 
de ferro;
▪ 1590: Descoberta da primeira jazida de ferro – Afonso 
Sardinha em Sorocaba / Araçoiaba da Serra;
▪ 1603: D. Francisco de Souza – Ubatã-SP;
▪ 1785: Fica proibida a existência de fábricas de ferro no 
Brasil;
▪ D. Maria I: Alvará de Proibição de Fábricas e Manufaturas no 
Brasil;
▪ Os colonos deixariam de cultivar e explorar as riquezas da 
terra e prosperar a agricultura nas sesmarias;
▪ Excluia a produção têxtil de tecidos grosseiros e sacos
▪ 1808: Revogação da lei – Principe Regente D. João;
▪ 1941: Instalação da CSN;
▪ Governo Militar: Parque siderúrgico nacional liderado pela 
SIDERBRÁS – Siderurgia Brasileira AS;
▪ CSN, Cosipa, Aço Minas, etc. 
Definição
▪ Arte e ciência dos metais e suas ligas.
▪ Metalurgia extrativa:
▪ Extração e refino de metais e suas ligas
▪ Metalurgia física:
▪ Relaciona as estruturas internas dos metais às suas
propriedades.
▪ Metalurgia de transformação:
▪ Dá a forma aos metais: forjamento, extrusão, laminação e
estampagem.
Metais
▪ Os metais são elementos difíceis de serem definidos
tomando por base as suas propriedades: densidade,
dureza, tenacidade, condutibilidade elétrica;
▪ A melhor maneira de distinguir os metais dos outros
elementos é através das ligações químicas.
Ligações 
Metálicas
▪ São caracterizadas pela existência de determinado
número de elétrons de valência com capacidade de se
mover livremente ligando a cada instante pares de íons
diferentes.
▪ O agregado metálico aparenta ser formado por íons
cercados por uma nuvem de elétrons livres ;
▪ A cada instante os elétrons estão ligando entre si, pares
de íons diferentes. A força de ligação entre os ions,
carregados todos positivamente, devida a nuvem
elétrica negativa que circula entre os átomos.
▪ Os metais são os elementos que apresentam ligações
desse tipo, quando no estado s6lido.
Propriedades e 
características 
dos metais
▪ Propriedades térmicas e elétricas:
▪ Quando colocados em um capo elétrico, os
elétrons livres deslocam-se na direção do
polo positivo, através da ação da força elétrica
aplicada, transmitindo assim, a eletricidade.
▪ A condução de calor está ligada à energia de
vibração das moléculas. Os elétrons livres
presentes nos metais podem conduzir
facilmente essa energia, migrando da parte
quente para a parte mais fria, tornando-os
melhores condutores de calor
Propriedades e 
características 
dos metais
▪ Propriedades Plásticas:
▪ Quando um metal é sujeito à esforços de tração e
compressão, por exemplo, os seus átomos tendem
a se deslocar uns em relação aos outros e
aparecem entre eles forças que tendem a
contrabalancear esses esforços e esse
deslocamento causa uma deformação no material;
▪ Caso os esforços sejam brandos, as deformações
cessam, sendo denominada elástica;
▪ Quando os esforços ultrapassam certos limites,
alguns átomos não voltam mais à posição original e
a deformação é chamada plástica;
▪ A deformação sem ruptura é uma das
características mais importantes dos metais:
obtenção de peças laminadas, forjadas e etc.
Propriedades e 
características 
dos metais
▪ Propriedades Plásticas:
▪ Ductilidade: permitem ao metal ser estirado em
forma de fio por meio de trafilas;
▪ Maleabilidade: permitem a deformação por
laminação;
▪ Tenacidade: resistência a choques sem que haja a
ruptura.
Propriedades e 
características 
dos metais
▪ Endurecibilidade por trabalho a frio
(Encruamento):
▪ Quando os metais são deformados à frio, as suas
propriedades são alteradas;
▪ A dureza e resistência são aumentadas, crescendo de
acordo com o grau de deformação;
▪ Propriedade importante do metal como material de
construção:
▪ Arames enruados;
▪ Aço retorcido à frio;
▪ Mandíbulas de britadores, de aço manganês;
▪ Fios de cobre, chapas, fitas de latão
Propriedades e 
características 
dos metais
▪ Brilho e opacidade:
▪ Estão relacionadas com a maneira de refletir a
luz, produzindo um brilho conhecido como
brilho metálico;
▪ É proporcionado pela variação de energia
dos elétrons, acompanhada da emissão de
uma radiação. Dessa forma, um feixe de raios
luminosos que atinge uma superfície metálica
é quase totalmente refletida;
Tratamentos 
Térmicos
▪ Os metais e suas ligas têm suas propriedades
alteradas significativamente através de
tratamentos térmicos;
▪ Aço contendo 0,4 % somente através do
tratamento térmico pode ter sua dureza elevada
de 160 a 600 Brinell.
▪ A dureza Brinell ou Hardness Brinell (HB) é o
coeficiente entre a carga aplicada e a superfície
da calota esférica.
Propriedades 
químicas
▪ Os metais são elementos mais eletropositivos,
possuindo poucos elétrons de valência e nas interações
químicas perdem esses elétrons.
▪ Esse potencial eletroquímico apresenta grande
importância na reatividade química dos elementos e na
formação de soluções sólidas nas ligas.
▪ Quanto maior o potencial eletroquímico, maior é a
reatividade, são mais facilmente atacados e corroídos.
Ocorrência dos 
metais
▪ Podem estar dispostos no estado livre ou na forma de 
mineral;
▪ Estado livre: ouro, platina, prata, cobre, mercúrio;
▪ Minerais: óxidos, carbonatos, sulfuretos.
▪ Bauxita: Al2O3;
▪ Hematita: Fe2O3;
▪ Magnetita: Fe3O4;
▪ Galena: PbS;
▪ Magnesita: MgCO3
Extração do 
metal do 
minério
▪ Depende de como o minério está
associado e das facilidades encontradas
no local de extração.
▪ Processos Pirometalúrgicos;
▪ Hidrometalúrgicos;
▪ Eletrolíticos.
Extração do 
metal do 
minério
▪ Processos de beneficiamento do minério:
▪ Moagem;
▪ Secagem;
▪ Peneiramento;
▪ Classificação;
▪ Concentração.
Utilização dos 
metais
▪ Alumínio: metal mais abundante da crosta terrestre;
▪ Produzido através da bauxita pelo processo Bayer e 
processo Hall;
▪ Processos eletrolíticos. 
Ligas metálicas
▪ São associações íntimas de um metal com o outro ou
outros metais ou metalóides, podem ser do tipo solução
sólida ou compostos.
▪ Ligas tem mais aplicações que metais puros: alcance de
propriedades, com exceção do cobre e alumínio;
▪ Ligas ricas em ferro (50% ou mais(;
▪ Ligas não ferrosas à base de cobre, zinco, chumbo;
▪ Ligas não ferrosas à base de alumínio ou magnésio;
▪ Ligas especiais com altos teores de cromo, níquel.