Aula 4

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Tecnologia dos Materiais 
 
 
 
Aula 04 
 
 
 
 
 
Prof. Marcos Baroncini Proença 
 
 
 
 
 
CONVERSA INICIAL 
Estamos começando mais uma aula de Tecnologia dos 
Materiais. Seja bem-vindo! 
Na Aula 4, abordaremos os cerâmicos, mais especificamente 
agrupados da seguinte maneira: argilosos, vidros, refratários, 
abrasivos e cimentos. Buscaremos em cada grupo explanar 
sobre suas características, propriedades e aplicações. 
Assista à videoaula a seguir com o professor Marcos Proença, 
disponível no material on-line. 
O termo cerâmica vem do grego e significa terra cozida ou ainda 
argila queimada. Ele é aplicado a materiais inorgânicos não 
moleculares e não metálicos. Devido a sua estabilidade térmica e 
alto ponto de fusão, é de grande uso em revestimentos de 
fornos. Também é muito usado na indústria automotiva, 
eletroeletrônica, na construção civil e até no nicho aeroespacial. 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1. Disponível em: <http://www.ceramtec.com.br/produtos/>. 
Na sequência, confira a videoaula com a contextualização pelo 
professor Marcos Proença, disponível no material on-line. 
 
 
Tema 1: Introdução aos Cerâmicos 
Cerâmico tem seu nome originário do grego " κέραμος“ 
(keramikós), é um material de origem natural ou sintética. As 
naturais mais utilizadas industrialmente são: argila, caulim, 
quartzo, feldspato, filito, talco, calcita, dolomita, magnesita, 
cromita, bauxita, grafita e zirconita. As sintéticas incluem, entre 
outras, alumina (óxido de alumínio) sob diferentes formas 
(calcinada e eletrofundida); carbeto de silício e outros. 
O artigo a seguir traz um panorama do setor de revestimentos 
cerâmicos no país. Confira! 
http://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/export/sites/default/bndes_p
t/Galerias/Arquivos/conhecimento/setorial/Informe_26.pdf 
Na videoaula a seguir, o professor Marcos Proença explica mais 
sobre o tema 1. Disponível no material on-line. 
Ligação Química de Formação 
Os materiais cerâmicos são materiais formados por ligações 
iônicas e covalentes, sendo, portanto, de estrutura de forte 
energia de rede, resultando em estruturas compactas, com baixo 
teor de vazios, frágil, dura e de alto ponto de fusão. Como todos 
os elétrons envolvidos nas ligações são deslocados ou 
compartilhados, não possuem elétrons livres, o que os torna 
isolantes térmicos e elétricos. 
 
 
 
 
Fig.2. Ligação Iônica e Covalente. Marcos B. Proença. 
Estruturas Cristalinas 
A estrutura dos cerâmicos é bastante complexa, visto serem 
formados por uma composição de Ligações Iônicas e Ligações 
Covalentes. 
Veja o aprofundamento desse tema no anexo 1b, no material on-
line. 
Tema 2: Família dos Argilosos 
Características – são constituídos de três componentes básicos: 
argila, feldspato e sílica. A argila é responsável por suas 
propriedades plásticas; a sílica, pela rigidez da estrutura após 
moldagem e queima; e o feldspato é o responsável pela redução 
da temperatura de fundição da liga. 
 
 
Propriedades – além das características dos cerâmicos, que são 
excelente resistência à compressão e estabilidade dimensional, 
não condução térmica e acústica, graças aos argilominerais, na 
presença de água, desenvolvem propriedades como: 
plasticidade, resistência mecânica a úmido, retração linear na 
Fig.3. Família dos Argilosos 
secagem, compactação e viscosidade de suspensões aquosas 
que explicam sua grande aplicação. 
Para saber mais sobre esse tema, leia o artigo a seguir 
“Influência de defeitos e diferentes processos de fabricação nas 
propriedades mecânicas finais de cerâmicas”. 
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366-
69132008000400008 
Aplicações – a principal aplicação é como cerâmicos de 
revestimento, estruturais, louças brancas sanitárias e de uso 
doméstico, cutelaria, manilhas, tubulações sendo um dos 
principais responsáveis pelo mercado cerâmico no país. 
Confira no material on-line o Anexo 2. 
Acompanhe a videoaula, disponível no material on-line, em que o 
professor Marcos Proença explica mais sobre o tema 2. 
Tema 3: Vidros 
Características – o vidro é um produto fisicamente homogêneo, 
obtido pelo resfriamento de uma massa inorgânica fundida, que 
enrijece através de um aumento contínuo de viscosidade, 
passando do estado líquido para o viscoso e para o frágil. 
Segundo a ASTM, os vidros industriais são definidos como 
produtos inorgânicos fundidos que se resfriaram sem se 
cristalizar. 
 
 
Para ver mais dados, consulte o anexo 3 no material on-line. 
Propriedades – são geralmente transparentes (apesar de haver 
alguns opacos), inertes a ácidos e bases; são impermeáveis aos 
gases e aos líquidos e parcialmente permeáveis às radiações do 
espectro solar (ultravioleta e infravermelho). 
 Vidro boro-silicato: termo resistente, ou seja, resistente ao 
fogo. 
 Vidro sódio-cálcico: maior resistência mecânica. 
 Vidro do tipo cristal: é menos resistente, porém tem mais 
brilho. 
Aplicações – os vidros planos e de embalagem representam 
quase 90% de toda a produção nacional, em função do aumento 
da demanda nas indústrias automotivas e da construção civil. O 
restante é contemplado pelos vidros domésticos (louças, copos 
etc.) e vidros técnicos (bulbos de lâmpadas, telhas, termômetros, 
tubos de imagem, vidraria de laboratório). 
Conheça a seguir e conheça as propriedades físicas e 
mecânicas do vidro. 
Fig.4. Família dos Vidros. 
http://www.setorvidreiro.com.br/o-que-
procura/194/propriedades+fisicas+e+mecanicas+do+vidro 
O professor Marcos Proença fala mais sobre o tema 3 na 
videoaula a seguir. Confira no material on-line. 
Tema 4: Refratários 
Características – cerâmicos refratários nasceram com a 
metalurgia, sendo caracterizados pela estabilidade química e 
dimensional a elevadas temperaturas, constituindo revestimento 
de fornos e reatores para a produção de todos os tipos de 
metais, aços, vidros, químicos, petroquímicos e cerâmicos. Hoje 
são usados também na construção civil para revestimento de 
churrasqueiras. 
 Veja mais dados desse tema no anexo 4, disponível no material 
on-line. 
 
 
Propriedades – apresentam resistência em elevadas 
temperaturas à abrasão, à erosão, ao ataque químico por 
sólidos, líquidos ou gases e a variações bruscas de temperatura, 
alta refratariedade, capacidade de suportar altas temperaturas 
sem deformar (acima de 1100ºC), estabilidade mecânica, baixa 
condutividade térmica e baixa permeabilidade. 
Para saber mais sobre esse tema, leia o artigo a seguir 
“Comportamento de curva-R de refratários de MgO-C”. 
Fig.5. Família dos Refratários. 
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0366-
69132000000100008 
Aplicações – são usados como revestimento de alto-forno a 
coque e carvão vegetal, de regenerador/duto de ar quente, na 
coqueria, no carro torpedo, na panela de gusa, no forno elétrico a 
arco, na panela de aço, na calcinação, na carbonização, na 
sinterização, no forno de reaquecimento, no conversor e outros. 
 
Fique atento à videoaula a seguir com mais informações do tema 
4, disponível no material on-line. 
Tema 5: Abrasivos 
Características – cerâmicas abrasivas são cerâmicas usadas 
para desgastar outro material através do atrito, devido a sua alta 
dureza, friabilidade (capacidade de se partir criando novas 
arestas abrasivas) e tenacidade. Temos como exemplo de grãos 
abrasivos o óxido de alumínio marrom, óxido de alumínio branco, 
carbeto de silício preto, carbeto de silício verde, abrasivos 
zirconados, diamantes naturais e artificiais e abrasivos especiais.Propriedades – apresentam grande dureza, com grãos tenazes. 
A resistência química dos grãos abrasivos deve ser elevada, 
além de apresentarem friabilidade. 
 Abrasivos silicosos: constituídos de carboneto de silício, feitos 
em fornos elétricos, com 9,6 Mohs de dureza. 
 Abrasivos aluminosos: obtidos pela fusão da bauxita em 
fornos elétricos, com dureza de 9,4 Mohs. 
Aplicações 
 Rebolos de óxido de alumínio: materiais de alta resistência à 
tração – aço carbono, aço liga, aço rápido, ferro maleável 
recozido, ferro batido, bronzes, tenazes. 
 Rebolos de carboneto de silício: materiais de baixa resistência 
à tração – ferro fundido cinzento, ferro fundido em coquilhas, 
latão, bronze macio, alumínio, cobre, carbonetos cimentados, 
mármores, pedras, borracha e couro. 
Fig.6. Família dos Abrasivos. Disponível em: <www.distacepis.com.br>. 
No vídeo, disponível no material on-line, o professor Marcos 
Proença fala mais sobre os abrasivos. Não perca! 
Tema 6: Cimentos 
Características – o cimento é um pó fino, com propriedades 
aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob a ação 
de água, podendo ser usado como argamassa, ligando ou 
protegendo peças de alvenaria, ou como concreto, responsável 
pelas estruturas de obras civis. 
As principais matérias-primas do cimento são calcário, argila e 
gesso. 
 
 
Propriedades – deve ser aglomerante, aglutinante, ligante, ter 
elevada durabilidade e resistência a cargas e ao fogo, além da 
trabalhabilidade e moldabilidade, responsáveis em dar forma a 
diversas obras arquitetônica em todo o mundo. 
 Cimento CP-II (NBR 11.578) ou Cimento Portland Composto: 
tem a adição de outros materiais na sua mistura que conferem 
um menor calor de hidratação. 
 Cimento CP-III (NBR 5.735) ou Cimento Portland de Alto-
forno: tem em sua composição de 35% a 70% de escória de alto-
forno. Apresenta maior impermeabilidade e durabilidade, além de 
baixo calor de hidratação, assim como alta resistência à 
Fig.7. Família dos Cimentos. 
expansão devido à reação álcali-agregado, além de ser 
resistente a sulfatos. É menos poroso e mais durável. 
 Cimento CP-IV (NBR 5.736) ou Cimento Portland 
Pozolânico: tem em sua composição de 15% a 50% de material 
pozolânico. Por isso, proporciona estabilidade no uso com 
agregados reativos e em ambientes de ataque ácido, em 
especial de ataque por sulfatos. Possui baixo calor de hidratação, 
é pouco poroso, sendo resistente à ação da água do mar e de 
esgotos. 
 Cimento CP-V ARI (NBR 5.733) ou Cimento Portland de Alta 
Resistência Inicial: em função do seu processo de fabricação, 
tem alta reatividade nas primeiras horas de aplicação, fazendo 
com que atinja resistências elevadas em um curto intervalo de 
tempo. 
 Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC)/ (NBR 
13.116): tem a propriedade de retardar o desprendimento de 
calor em peças de grande massa de concreto, evitando o 
aparecimento de fissuras de origem térmica. 
Como sugestão de leitura, leia o artigo a seguir: “Utilização do 
Resíduo da Indústria Cerâmica para Produção de Concretos”. 
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-
44672007000400009&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt 
Aplicações – os cimentos CP I e CP II se destinam a aplicações 
gerais. Os Cimentos Portland de alto-forno (CP III) e pozolânico 
(CP IV) são recomendáveis em obras de concreto-massa, como 
barragens e peças de grandes dimensões, fundações de 
máquinas e pilares; obras em contato com ambientes agressivos 
por sulfatos e terrenos salinos; tubos e canaletas para condução 
de líquidos agressivos, esgotos ou efluentes industriais. 
O ARI (CP V) é o mais adequado para aplicações nas quais o 
requisito de elevada resistência às primeiras idades é 
fundamental, como na indústria de pré-moldados, em que se 
necessita de uma desenformagem rápida. 
Saiba mais sobre assunto do tema 6, assistindo à videoaula 
disponível no material on-line. 
NA PRÁTICA 
Veja a seguir algumas aplicações práticas do que foi visto nesta 
aula de hoje. 
1) Determine o módulo de elasticidade do concreto REF01, 
conforme a figura a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) Determine o Módulo de Elasticidade do concreto REF02. 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) Tomando como base a expressão da porcentagem do caráter 
iônico e sabendo que, quanto maior ela for, maior serão as 
características da ligação iônica no cerâmico, determine o caráter 
iônico do refratário de sílica, sabendo que tem em sua 
composição de 95 a 99% de SiO2 e que a eletronegatividade do 
Si é 1,8 e a do O é 3,5. 
 
 
51,5% 
O resultado mostra um caráter iônico acima de 50%, conferindo 
maior dureza e resistência à abrasão, por exemplo, pois a 
ligação iônica é a mais forte em termos de energia de ligação. 
4) Tomando como base a expressão da porcentagem do caráter 
iônico e sabendo que, quanto maior ela for, maior serão as 
características da ligação iônica no cerâmico, determine o caráter 
iônico do refratário de carboneto de silício, sabendo que tem em 
sua composição de 91 % de SiC e que a eletronegatividade do Si 
é 1,8 e a do C é 2,5. 
 
 
38,7% 
O resultado mostra um caráter iônico abaixo de 50%, conferindo 
menor dureza e resistência à abrasão, por exemplo, pois a 
ligação covalente não é tão forte quanto à iônica em termos de 
energia de ligação. 
FINALIZANDO 
Chegamos ao final desta rota! 
Após esta aula, você adquiriu conhecimentos sobre os 
cerâmicos, mais especificamente aqueles classificados dos 
grupos dos argilosos, dos vidros, dos refratários, dos abrasivos e 
dos elétricos, vendo suas características, propriedades e 
aplicações para uso profissional. 
Confira o vídeo de síntese disponível no material on-line. 
REFERÊNCIAS 
SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6. ed. Pearson 
Education do Brasil, São Paulo, 2014. 
SOUZA, H. Resistência dos Materiais Avançado. Disponível 
em: 
<http://blogdaengenhariacotidiana.blogspot.com.br/2016/05/resist
encia-dos-materiais-avancado.html>. Acesso em: 19 jul. 2016.