MCMA aula 11

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Materiais de Construção Mecânica Aplicada 
6º SEMESTRE (ENG. MEC)
Prof.Luciano de Lima Lopes
limalolopes@gmail.com
AULA 11
Microestrutura de Metais não 
Ferrosos
Prof. Luciano de Lima Lopes
limalolopes@gmail.com
mailto:andre_inacio@Hotmail.com
mailto:andre_inacio@Hotmail.com
Porque estudar as ligas metálicas?
É necessário conhecer as ligas metálicas (tanto as
ferrosas como as não ferrosas) porque os tecnólogos e
engenheiros estão frequentemente envolvidos em
decisões que implicam a seleção de materiais, as quais
exigem que os mesmos tenham familiaridade com as
características gerais de uma ampla variedade de metais
e suas ligas (bem como outros tipos de materiais).
Metais não Ferrosos
Introdução
São ligas onde o ferro não é o elemento majoritário
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 (na sua maioria são 
C.F.C., não tem a transição tenaz-frágil).
Metais não Ferrosos
Classificação das ligas metálicas:
Ferrosas: São aquelas nas quais o ferro é o componente
principal, incluem os aços e os ferros fundidos.
Não ferrosas: São todas aquelas que não tem como base o ferro.
As mais comuns são ligas de Cobre, Alumínio, Magnésio, Titânio, etc.
Muitas vezes um problema relacionado a materiais consiste somente
em uma simples questão de seleção de um material que possua a
combinação correta de características para uma aplicação específica.
Metais não Ferrosos
Ligas Não Ferrosas
Ferro não é o constituinte principal.
São produzidas para suprir a limitação das ligas ferrosas:
➢ alta densidade;
➢ baixa condutividade elétrica;
➢ susceptibilidade à corrosão.
➢ São classificadas de acordo com o seu metal básico.
➢ São na sua grande maioria: Cobre, Alumínio, Magnésio, Titânio,
Metais refratários, Superligas e Metais nobres.
➢ Ligas frágeis: Ligas fundidas e Ligas dúcteis: Ligas forjadas.
COBRE
O cobre foi o primeiro metal usado pela
civilização, a cerca de 10.000 anos atrás. A
primeira utilização do cobre conhecida é datada
de 8.700 anos A.C., tendo sido encontrado
vestígios de seu uso no norte do Iraque.
Durante aproximadamente 5.000 anos, o cobre
foi o único metal conhecido pelo homem, tendo
assim muitas aplicações inclusive, utilizado na
arte, decoração, utensílios e na guerra.
Estima-se que somente 4.000 anos a.C. a
civilização veio a conhecer o ouro e a liga mais
antiga que existe, o bronze (Cu-Sn), pois pode
ser encontrada junto na natureza.
O bronze teve absoluta supremacia durante
séculos, até o advento do ferro.
Aproximadamente 3.000 anos a.C
Ligas Não Ferrosas
A palavra COBRE deriva do termo “aes cyprium”, que significa metal
proveniente da Ilha de CHIPRE, onde foi descoberto em estado natural
durante a Antigüidade, mais tarde conhecido como “cuprum”, palavra
latina que deu origem ao símbolo Cu.
O cobre é um metal de transição avermelhado, que apresenta alta
condutibilidade elétrica e térmica, só superada pela da prata.
COBRE
Ligas Não Ferrosas
• Radiadores;
• Componentes de freio;
• Bico injetor;
• Elementos de suspensão.
APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS
Ligas Não Ferrosas
APLICAÇÕES ELÉTRICAS
• Fios elétricos;
• Bobinas;
• Conectores;
• Motores;
• Circuitos integrados;
Ligas Não Ferrosas
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
• Tubos;
• Trocadores de calor;
• Conexões;
• Rolamentos.
Ligas Não Ferrosas
- Estatuas;
- Torres;
- Estruturas submetidas 
atmosferas agressivas;
Torre de cobre – Minneapolis City Hall
Estátua da Liberdade – Nova York
81,3 toneladas de cobre
APLICAÇÕES EM CONSTRUÇÕES
Ligas Não Ferrosas
APLICAÇÕES - MOEDAS
Ligas Não Ferrosas
✓não magnético
✓ temperatura de fusão = 1083 ºC
✓elevada resistência a corrosão e oxidação
✓excelente condutiv. térmica e elétrica
✓excelente soldabilidade
✓elevada ductilidade - excelente trabalhabilidade
✓ razoável resistência mecânica - 50 a 450 MPa
✓ampla aplicação das ligas de Cu (bronze, latão) 
✓produzido a partir do minério e de sucata
✓% de Cobre na crosta terrestre = 0,007%
COBRE E SUAS CARACTERÍSTICAS
Ligas Não Ferrosas
COBRE – Latão
➢ Altamente resistentes à corrosão;
➢ Não endureciveis por tratamento térmico. Para
conformação A liga de Cobre mais comum é o
latão, onde o Zinco é o elemento de liga
predominante;
➢ Os latões são moles e dúcteis e são utilizados
na confecção de bijuterias, cápsulas para
cartuchos, radiadores, instrumentos musicais,
embalagens e moedas.
Ligas Não Ferrosas
Propriedades dos latões
✓Quanto maior o teor de zinco menor a resistência à
corrosão;
✓Quanto maior o teor de zinco maior a resistência
mecânica, sem queda apreciável na ductilidade;
✓Quanto maior o teor de zinco menor o preço do latão;
✓Temperatura máx. de emprego 200ºC;
✓Temperatura mín. de emprego - 180ºC;
✓Solda difícil (evapora o zinco - solda oxiacetilênica é a
mais recomendada- Chama oxidante).
Ligas Não Ferrosas
Microestrutura do Latão a + b
Latão 60%Cu-40%Zn
dendritas a matriz b
Latão 60%Cu-40%Zn
Metal Muntz
estado bruto 
de fusão
estado
trabalhado a quente
fase b
(escuro)
fase a
(claro)
75X 75X
fase b
fase a
Ligas Não Ferrosas
fase b
(escuro)
fase a
(claro)
Cu + 40%Zn
Dureza
178 HK Dureza
185 HK
Microestrutura do Latão a + b (Metal Muntz)
Ligas Não Ferrosas
LATÃO – PERFIS EXTRUDADOS
Ligas Não Ferrosas
LATÃO – PERFIS EXTRUDADOS
Ligas Não Ferrosas
LATÃO – PERFIS EXTRUDADOS
Ligas Não Ferrosas
LATÃO – OUTRAS APLICAÇÕES
Ligas Não Ferrosas
LATÃO – OUTRAS APLICAÇÕES
Ligas Não Ferrosas
COBRE – Bronze
Os elementos de liga utilizados são o
Estanho, o Alumínio, o Silício e o
Níquel.
Mais resistentes do que o latão, alta
resistência à corrosão, excelentes
propriedades elétricas, resistência à
abrasão quando lubrificadas
corretamente.
São ligas caras devido às adições de
Berílio na faixa de 1,0 a 2,5%.
Aplicações: mancais e buchas do
trem de pouso de aeronaves,
instrumentos cirúrgicos e dentários, etc.
Ligas Não Ferrosas
As principais aplicações do bronze
✓ em construção mecânica, como parafusos com cabeça recalcada a frio,
tubos flexíveis, rebites, varetas de soldagem etc.;
✓ em arquitetura; em construção elétrica, como molas e componentes de
interruptores, chaves, contatos e tomadas; na construção mecânica, como
molas, diafragmas, parafusos com cabeça recalcada a frio, rebites, porcas
etc.;
✓ em tubos para águas ácidas de mineração, componentes para as indústrias
têxteis, químicas e de papel; molas, diafragmas, parafusos, porcas, rebites,
varetas e eletrodos de soldagem etc.;
✓ melhor resistência à fadiga e ao desgaste; na forma de chapas, barras, fios
e tubos. Além das aplicações da liga anterior, emprega-se em discos
antifricção, devido a suas características antifricção;
✓ apresenta as melhores propriedades mecânicas, sendo por isso a mais
empregada. Entre algumas aplicações típicas, incluem-se molas para
serviços pesados.
BRONZE - APLICAÇÕES
Ligas Não Ferrosas
ALUMÍNIO
INTRODUÇÃO
Há mais de 7 mil anos, os ceramistas da Pérsia faziam seus vasos
com um tipo de argila contendo óxido de alumínio - a alumina.
Séculos depois, os egípcios e babilônicos usavam o óxido de
alumínio em cosméticos e produtos medicinais. Apesar de ser o
metal mais abundante na crosta terrestre, ele não se encontra
naturalmente na forma de metal, mas na forma de óxido (Al2O3)
no minério da bauxita.
Ligas Não Ferrosas
ALUMÍNIO
Ligas caracterizadas pela baixa densidade (2,7
g/cm3), condutividade elétrica e térmica elevadas e
resistência à corrosão.
Conformadas com facilidade, porém apresenta
uma restrição devido a baixa temperatura de fusão
(660ºC).
Os principais elementos de liga são o Cobre, o
Magnésio, o Silício, o Manganês e o Zinco.
São classificadas como fundidas ou forjadas.
Ligas Não Ferrosas
Alumínio e ligas
Propriedades gerais do 
alumínio:
✓ Baixadensidade
✓ Boa condução e reflexão do 
calor
✓ Bom condutor de 
eletricidade
✓ Baixa resistência mecânica 
do alumínio puro 
✓ Muita ductilidade
Propriedades gerais das 
ligas de alumínio:
✓ Melhor resistência 
mecânica e dureza que o 
alumínio puro .
✓ Menor ductilidade que 
alumínio puro
✓ Pior resistência à 
corrosão que alumínio 
puro
Ligas Não Ferrosas
Principais Ligas de Alumínio
a) Ligas tratáveis térmica ou mecanicamente:
➢ ligas tratáveis termicamente:
– Al-Cu
– Al-Zn-Mg
– Al-Si-Mg;
➢ ligas endurecidas por trabalho a frio (encruáveis):
– Al-Mg
– Al-Si
b) Ligas não trataveis para fundição
– Al-Cu
– Al-Si
– Al-Si-Cu/Mg
– Al-Mg
– Al-Sn
Influência dos elementos de liga no 
Aluminio
Elemento de 
liga 
Percentagem 
Típica 
Vantagem Desvantagem 
Cu 3 a 11% - confere alta resistência mecânica 
- facilita trabalho de usinagem 
- diminui resistênciaà corrosão 
salina 
- fragilidade a quente 
Si 12 a 13% - aumenta fluidez na fundição 
- reduz coeficiente de dilatação 
- melhora a soldabilidade 
- diminui usinabilidade 
Mg > 8% - confere alta soldabilidade 
- aumenta resistência a corrosão em 
meio salino 
- possibilita tratamento térmico de 
ligas de Al-Si (melhora das 
características mecânicas) 
- dificulta fundição devido a 
oxidação (borra) e absorção 
de impurezas (Fe e outros) 
Zn 0,05 a 2,2% - sempre associado ao Mg 
- confere alta resistência mecânica 
- ligas auto temperantes 
- aumenta dutilidade 
- diminui resistênciaà corrosão 
salina 
- fragilidade a quente 
- alta contração em fundição 
Mn 0,5 a 10,7% - como corretor 
- aumenta resistência mecânica a 
quente 
- pequena diminuição da 
dutilidade 
 
Características das Ligas de 
Alumínio
Ligas 
Tratáveis 
Designação 
AA 
Características Usos 
Al > 99,0% 1XXX 
- Ótima resistência à corrosão 
- Ótima soldabilidade 
- Ótima conformabilidade 
- Condutores elétricos 
- Revestimento em Alclads 
- Equipamentos químicos e 
alimentares 
- Embalagens 
- Refletores 
- Utensílios domésticos 
- Aeronáutica sob a forma de Alclad 
com liga 2024 
Al-Cu 2XXX - Tratáveis Termicamente 
- Boa resistência mecânica (RT 40 a 
50 kgf/mm
2
 – T8) 
- Baixa conformabilidade exceto 
recozidas ( = 20 a 22% rec.) 
- Soldável apenas por resistência 
- Boa usinabilidade 
- Peças usinadas ou forjadas sujeitas 
a esforços médios, operando em 
ambiente não corrosivo 
- Aviões 
- Automóveis 
- Estruturas 
- Relojoaria 
Al-Mn 3XXX - Tratáveis Termicamente 
- Boa dutilidade 
- Média resistência mecânica (RT 
11 a 20 kgf/mm
2
) 
- Excelente soldabilidade 
- Baixa usinabilidade 
- Tubos soldados 
- Caldeiraria 
- Peças fabricadas por embutimento 
 
Ligas 
Tratáveis 
Designação 
AA 
Características Usos 
Al-Si 4XXX - Tratáveis por Encruamento 
- Baixo alongamento ( = 6% - T6) 
- Média soldabilidade 
- Boa resistência mecânica (RT ~40 
kgf/mm
2
 T6) 
- Baixa usinabilidade 
- Peças forjadas (pouco usadas) 
Al-Mg 5XXX - Tratáveis por Encruamento 
- Ótima resistência à corrosão 
salina 
- Boa soldabilidade 
- Baixa usinabilidade 
- Formas arquitetônicas e estruturais 
- Equipamentos químicos, 
alimentares, têxteis e de 
mineração 
- Depósitos sob pressâo de gás 
liquefeito 
- Navios 
- Ferragens 
Al-Mg-Si 6XXX - Tratáveis Termicamente 
- Fácil fabricação 
- Boa resistência mecânica (RT ~32 
kgf/mm
2
 – T6) 
- Excelente conformabilidade ( = 25 
a 30% rec.) 
- Boa resistência à corrosão 
- Formas aeronáuticas 
- Formas estruturais 
- Embalagens 
- Equipamentos químicos, 
alimentares 
- Indústria elétrica 
 
Características das Ligas de 
Alumínio
Tratamentos Térmicos
Símbolo Tratamento 
T1 Esfriamento de temperatura elevada de processo de 
conformação, seguida de envelhecimento natural 
T2 Recozido (somente para ligas de fundição) 
T3 Tratamento térmico de solubilização e posterior 
encruamento a frio 
T4 Tratamento térmico de solubilização e posterior 
envelhecimento natural 
T5 Envelhecimento artificial (nenhum tratamento térmico 
prévio, exceto esfriamento do estado de 
fabricação) 
T6 Tratamento térmico de solubilização e posterior 
envelhecimento artificial 
T7 Tratamento térmico de solubilização e posterior 
estabilização 
T8 Tratamento térmico de solubilização e posterior 
encruamento a frio e envelhecimento artificial 
T9 Tratamento térmico de solubilização e posterior 
envelhecimento artificial e encruamento a frio 
T10 Envelhecimento artificial (sem tratamento de 
solubilização) e encruamento a frio 
O Recozido (recristalizado) 
F Como fabricado (sem tratamento) 
H, H12-19 Encruado a frio (duro, ½ duro, etc) 
H22, H24 Encruado a frio e recozido parcialmente 
H32, H34 Encruado a frio e estabilizado 
 
Processamento Industrial
➢Laminação a quente ou a frio (chapas e folhas);
➢Trefilação (fios);
➢Extrusão a quente ou a frio (perfis, barras, 
tubos sem costura);
➢Forjamento a quente ou a frio;
➢Metalurgia do pó (peças delicadas de 
pequenas dimensões);
➢Estampagem (estruturas de carrocerias);
➢Embutimento (utensílios domésticos);
➢Fudição em coquilha;
➢Fundição sob pressão;
➢Como metal de adição em solda por brasagem;
Acabamento e Proteção Superficial
➢ A resistência à corrosão do alumínio e suas ligas depende da
manutenção de uma fina camada (filme) de óxido;
➢ Convém provocar o surgimento desta camada de forma artificial
para produção de filmes mais espessos dentro de condições
controladas em lugar de depender do seu surgimento natural;
➢ Processo começa com uma limpeza da superfície por meios
mecânicos para o emparelhamento da superfície (esmerilhamento,
oleamento, lustramento e colorimento) e para a retirada de graxas,
óleo sujeira, escamas de tratamentos térmicos e agentes químicos
(desengraxamento, limpeza alcalina com agente inibidor, limpeza
ácida e limpeza eletrolítica).
Reciclagem no Brasil
Níquel e ligas de níquel
Generalidades
➢ Metal dútil e tenaz devido à sua estrutura CFC;
➢ Temperatura de fusão de 1453C, densidade 8902 kg/m3,
módulo de elasticidade 204000 MPa;
➢ Pode ser encontrado sob diversas formas: barra, chapa,
tubo, ou produtos de fundição;
➢ O níquel tem aplicações em elevada resistência à
fluência e corrosão a altas temperaturas
➢ Usado principalmente como elemento de liga em aços,
apenas 13% são usado em ligas baseadas em níquel;
➢ Ligas de níquel possuem a capacidade de suportar
condições muito severas em termos de corrosão,
temperatura elevada, elevadas tensões de serviço, ou
uma combinação destes fatores.
Generalidades
➢ Ligas de níquel – características possíveis:
➢ Resistência a quente;
➢ Resistência à corrosão;
➢ Reduzida variação dimensional;
➢ Ligas com elevada resistência elétrica (para 
aquecimento).
Exemplos de aplicação:
➢ Lâminas de turbinas de aviões;
➢ Turbinas de vapor;
➢ Centrais nucleares;
➢ Instalações químicas e petroquímicas.
➢ Eletrodo de níquel puro para soldagem a frio de ferro
fundido cinzento.
Níquel e ligas de níquel
O níquel é ligado para melhorar as suas já boas propriedades de:
➢ Resistência à corrosão;
➢ Resistência à temperaturas elevadas.
➢ Mantém as propriedades de ductilidade e tenacidade inerentes 
à sua matriz austenítica (C.F.C.)
Normalmente, dividem-se as ligas de níquel em 5 grandes 
grupos:
➢ Níquel comercialmente puro;
➢ Ligas binárias;
➢ Ligas ternárias;
➢ Ligas complexas;
➢ Super ligas.
Generalidades
Níquel e ligas de níquel
➢ Maior relação RESISTÊNCIA / PESO; 
➢ Excepcional resistência à corrosão;
➢ Resistência de Ligas de titânio são equivalentes à 
resistência de aços temperados e revenidos;
➢ Densidade de 4.5 g/cm3 6.5 (Zircônio);
➢ Temperatura máxima Ti – 400 C ; Zr – 480 C;
➢ Temperatura mínima -55 C;
➢ Soldagem difícil. 
Titânio
Generalidades
• Sua leveza e resistência mecânica fazem do Titânio ideal para
equipamentos esportivos, como quadros de bicicleta e raquetes de
tênis. Na industria muito empregado em aplicações que estejam em
contato com meios muito agressivos contendo cloretos,como por
exemplo na indústria do papel.
Titânio
• Turbinas a gás,
equipamentos de
extração de metal,
anodos e trocadores
de calor também
usam ligas de titânio
em sua composição.
Titânio
Propriedades
➢ Muito reativo, sofre ignição espontânea .
➢ Baixíssima densidade 1,74 g/cm3
➢ Boa usinabilidade
➢ Baixa dutilidade (Hexagonal compacto)
➢ Designação ASTM : Ex: ASTM AZ91 9% de alumínio 
e 1% de Zinco.
Magnésio
Aplicações
• Indústria automobilística 
Magnésio
RELATÓRIO - Microestrutura de Metais não Ferrosos
QUESTÕES
1. Qual a importância do estudo das ligas metálicas?
2. Cite 4 Propriedades dos latões e 3 aplicações na indústria.
3. Quais as aplicações do Níquel e suas ligas?
4. Qual a influencia do Zinco nas ligas de Alumínio?
5. Cite algumas propriedades do Titânio.