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e pressão, se reduz com aumento de profundidade. Se esta for grande, os pós não são
suficientemente compactados, pois, tanto pressão quanto temperatura são insuficientes para obtê-
la. Para eliminar esse problema, teriam de ser adotados processos de fabricação especiais, de
elevadíssimas pressões e de aquecimento, o que encareceria o processo. Por essas razões, a
técnica de fabricação de núcleos de ferrite se aplica somente a peças de pequeno e médio
volume. Não resta dúvida, porém, que, sob o ponto de vista técnico, é um processo em franco
desenvolvimento, devendo substituir gradativamente o dos núcleos laminados, devido aos
maiores recursos que oferece.
2.4 - Materiais Magnéticos
2.4.1 - Introdução
Existem, fundamentalmente, duas razões pelas quais se recorre a materiais para
aproveitamento das suas propriedades magnéticas na eletrotecnia.
A primeira é a permeabilidade elevada dos materiais ferromagnéticos, que permite a
realização de circuitos magnéticos de baixa relutância nos quais se pode estabelecer um fluxo
apreciável à custa de uma força magnetomotriz relativamente baixa.
A segunda é a remanência, ou seja, a memória de acontecimentos ocorridos,
conseqüente do fenômeno da histerese magnética.
Os elementos ferromagnéticos são o ferro, o níquel e o cobalto, que industrialmente
nunca são utilizados em seu estado puro, e sim sob a forma de ligas. Destas existem tipos com
propriedades muito diferentes, e que determinam o seu emprego na indústria. Tais propriedades
dependem não só da constituição das ligas como dos tratamentos térmicos a que são submetidas.
Nos meios ferromagnéticos, o valor da permeabilidade relativa pode tomar valores muito
diferentes da unidade e, além disso, é variável com o valor do campo magnético a que o material
está sujeito.
Na Fig. 2.11 são apresentadas curvas típicas de magnetização dos elementos
ferromagnéticos e de algumas de suas ligas. De modo geral as ligas ferromagnéticas podem ser
classificadas em:
· ligas de ferro-silício (baixas perdas, alta permeabilidade);
· ligas para ímãs permanentes (força coercitiva elevada);
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· ligas para aplicações especiais.
Fig. 2.11 - Curva de magnetização de diversos materiais ferromagnéticos
Pode-se observar que a liga 50% Co - 50% Fe apresenta permeabilidade magnética mais
elevada que qualquer dos dois metais puros que a constituem. A liga 50% Ni - 50% Fe permite
obter uma densidade de fluxo B praticamente constante para valores de força magnetizante H
superiores a 20 Oersteds. Propriedade semelhante apresenta o metal monel (aproximadamente
67% Ni, 28% Cu e 5% de outros metais, inclusive Fe, Mn, Si).
De todos os elementos ferromagnéticos, o mais importante e mais largamente
empregado é o ferro, constituinte essencial de todos os circuitos magnéticos das máquinas
elétricas (sob a forma de ligas de ferro-silício) e de todas as peças estruturais das mesmas (aço
fundido ou laminado, ferro fundido).
O níquel e o cobalto têm seu maior emprego como constituintes auxiliares de ligas a
base de ferro.
Vários elementos não ferromagnéticos são utilizados para melhorar as qualidades das
ligas de ferro (alumínio, arsênico, cério, cromo, molibdênio, silício, tório, titânio, tungstênio).
O ferro é sujeito ao envelhecimento, do qual são praticamente isentas as ligas que
contém 1,5% de silício ou mais.
2.4.2 - Ferro
O ferro puro é um material ferromagnético de boa permeabilidade, ciclo histerético
estreito e baixa resistividade.
Tais propriedades conferem-lhe boas características para a constituição de circuitos
magnéticos, apenas com o inconveniente de permitirem elevadas correntes de Foucault quando
em regime de magnetização variável, portanto, perdas de um certo modo elevadas nestas
circunstâncias, particularmente nas de magnetização alternada.
Existem vários processos tecnológicos para a obtenção do ferro puro, quer como
material de primeira fusão, quer por afinação num forno Siemens-Martin, quer, ainda, por
processo eletrolítico. Em qualquer dos casos, as propriedades magnéticas podem ser melhoradas
por intermédio de um recozimento, tendo a respectiva temperatura importante influência no valor
das características do material.
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29/01/02 - 16:29 - Prof. Jacqueline Rolim - cap2a.doc
O ferro puro para aplicações industriais contém sempre pequenas percentagens de
outros elementos: carbono, manganês, silício e, mesmo, cobre e alumínio, os quais afetam mais
ou menos as suas propriedades magnéticas.
Assim, a permeabilidade é reduzida pela presença destes elementos, especialmente do
carbono e, em menor medida, do cobre e do silício. No que respeita à área do ciclo histerético, o
carbono alarga-a enquanto que o silício provoca uma alteração muito pequena.
Apesar das suas boas características magnéticas, o ferro puro não tem uma larga
aplicação na eletrotecnia.
Os aços são definidos como ligas ferro-carbono impuras e de baixo teor de carbono. A
maioria deles contêm de 0,1 a 1,5% em peso, todos os aços comerciais têm também outros
elementos metálicos e não-metálicos, alguns resultantes de adições intencionais e outros
provenientes do minério de origem ou, ainda, absorvidos durante o processo de fabricação.
2.4.3 – Diagrama de Fases do Ferro – Carbeto de Ferro (Fe – Fe3C)
O Ferro puro, quando aquecido, experimenta duas mudanças em sua estrutura cristalina
antes de se fundir. Na temperatura ambiente sua forma estável é cúbica de corpo centrada (CCC)
e chamada de ferrita ou ferro a. A 912o C a ferrita sofre uma mudança polimórfica para a
estrutura cúbica de face centrada (CFC) e passa a se chamar austenita ou ferro g. A austenita
persiste até a temperatura de 1394o C, a partir da qual a estrutura volta a ser CCC e se chama d
ferrita, a qual finalmente se funde na temperatura de 1538o. C. Todas estas mudanças podem ser
observadas no eixo vertical esquerdo na figura 2.12. O percentual de carbono no eixo da
composição nesta figura vai até 6,7 % (no peso) de Carbono.
Figura 2.12 – Diagrama de fases do Fe – Fe3C
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O carbono é uma impureza intersticial no ferro e forma uma solução sólida tanto com a
ferrita a quanto com a d, além de com a austenita. Na ferrita a, CCC, somente pequenas
quantidades de carbono são solúveis (máximo de 0.022 % em peso a 727º C). O baixo limite de
solubilidade pode ser explicado pela forma e tamanho dos espaços intersticiais, que dificultam a
acomodação de átomos de carbono. Mesmo em baixos percentuais a presença de carbono
influencia significativamente as propriedades mecânicas da ferrita.
Já a solubilidade máxima do carbono na austenita (ou ferro g) é de 2,14 % em 1147º C.
Esta solubilidade maior