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é explicada pelos maiores interstícios nesta faixa de temperatura, o que
deve ser lembrado nos tratamentos térmicos dos aços. Vale lembrar que a austenita é não
magnética.
Quando o limite de solubilidade do carbono no ferro a é excedido, há a formação de
cementita (Fe3C). Como indicado na figura 2.12, a cementita também irá coexistir com a fase g
na faixa de temperaturas entre 727 e 1147º C. Mecanicamente a cementita é muito dura e
quebradiça. No diagrama de fases da figura 2.12 também pode ser observado que a mistura
eutética ocorre a 1147º C para 4,3% de C. Quando esta mistura se solidifica, haverá a formação
de duas fases, austenita e cementita. Subseqüente resfriamento levaria a novas mudanças de fase.
Ligas de ferro-carbono entre 0.0008 e 2.14% de peso de carbono são classificadas como
aços. A microestrutura da maioria dos aços se constitui de ferro a e cementita. Na prática o
percentual de carbono nos aços raramente excede 1%.
2.4.4 - Ligas de Ferro-Silício
Estas ligas contêm até 6,5% de silício e algumas impurezas (carbono, enxofre, fósforo,
manganês) associadas ao ferro, que é o principal constituinte. Suas propriedades magnéticas e
sua resistividade dependem da constituição e dos tratamentos térmicos.
A adição de silício ao ferro permite aumentar a resistividade (reduzindo as perdas pelas
correntes de Foucault), reduzir as perdas de histerese e o envelhecimento.
Estas ligas são geralmente fabricadas sob a forma de tiras ou chapas. O percentual de
silício depende da aplicação, já que a presença do silício tem o inconveniente de encarecer o
ferro e de o tornar quebradiço, sendo este o fato que limita a percentagem de silício empregada.
Nos transformadores, que são máquinas estáticas, usam-se as percentagens mais altas e nos
motores e geradores, máquinas rotativas, valores mais baixos.
Com processamento adequado, na laminação e no tratamento térmico, são produzidas
chapas com propriedades magnéticas melhores segundo uma direção preferida. Sua
permeabilidade magnética nessa direção pode ser cerca de duas vezes maior que nas chapas de
tipo clássico, e as perdas no ferro muito menores.
2.4.5 - Ímãs Permanentes
Os ímãs permanentes devem apresentar um elevado magnetismo residual, o que é típico
de materiais magnéticos ditos duros. O laço de histerese de e ser largo e bastante alto. Além
disso, devem manter por um tempo suficientemente longo o magnetismo residual (Br), sem
alterá-lo sensivelmente perante variações de temperatura e ação de forças mecânicas.
Existem atualmente diversos materiais utilizados na fabricação de ímãs permanentes. A
Tabela 2.1 apresenta alguns exemplos, que incluem algumas ligas metálicas e uma ferrite.
Materiais Elétricos Materiais Elétricos 46
29/01/02 - 16:29 - Prof. Jacqueline Rolim - cap2a.doc
Tabela 2.1 - Materiais Empregados na Fabricação de Ímãs Permanentes
Os núcleos de ferrite são formados sinterizando misturas de óxidos metálicos (X O +
Fe2O3, X podendo ser qualquer dos elementos Mn, Zn, Ba, Mg, Co, Cu). Os valores
característicos variam com o tratamento.
As ferrites assemelham-se a materiais cerâmicos, não sendo metálicas, apresentam
resistividade muito alta (da ordem de um milhão de vezes a dos materiais metálicos). Os núcleos
de ferrite são usados para altas freqüências ( a resistividade é de enorme importância para
permitir o funcionamento com as elevadas freqüências). Alguns tipos de ferrite, como as de Mn-
Mg, apresentam laço de histerese quase retangular, tendo larga aplicação como memórias de
computador.
2.4.6 - Ligas Ferromagnéticas Diversas
As ligas de ferro-níquel apresentam larga variedade de propriedades magnéticas.
Partindo do teor do níquel igual a zero, a permeabilidade aumenta ligeiramente à medida que
aumenta a percentagem de níquel, para depois cair a zero (material não-magnético) quando a liga
contém 30% de níquel.
Continuando a aumentar a percentagem deste metal, a permeabilidade cresce novamente
ate cerca de 70%, para depois tornar a cair. Algumas dessas ligas têm aplicação em telefonia e
rádio.
As ligas Fe-Ni com 78,5% Ni (permalloy) desenvolvidas nos laboratórios Bell,
apresentam alta permeabilidade e baixa perda de histerese com forças magnetizantes fracas.
A liga Fe-Ni com 48% de Ni (deltamax, orthonic) convenientemente tratada possui alta
permeabilidade laço de histerese retangular na direção de laminação.
Materiais Elétricos Materiais Elétricos 4747
Ligas Fe-Ni com 40 a 55% Ni possuem permeabilidade magnética moderada, mas
praticamente constante para uma larga faixa de densidade de fluxo (isoperm, conpernik).
Perminvar é o nome de uma série de ligas Co-Ni-Fe que apresentam também essa
característica de permeabilidade constante.
Para a maior parte das aplicações convém que as propriedades magnéticas dos materiais
variem pouco com a temperatura. Há porém casos particulares em que interessa obter, pelo
contrário, a variação de uma característica magnética do material com a temperatura para efeitos
de correção (shunts termomagnéticos) ou para efeitos de comando (relés termomagneticos).
São também as ligas ferro-níquel ou ferro-cobalto que exibem estas propriedades.
2.5 - Problemas Típicos
1) Por quê alguns materiais são magnéticos e outros não? Cite materiais magnéticos puros.
2) As perdas por histerese e por correntes de Foucault introduzem limitações no desempenho de
equipamentos elétricos. Outros problemas são o envelhecimento do material magnético e
mudanças nas propriedades magnéticas devido ao processo de fabricação. Fale sobre as formas
que você conhece para minimizar cada um destes problemas, destacando suas vantagens e
limitações
3) Explique em uma curva de histerese o que é magnetismo residual e força coercitiva. Como
devem ser estes valores para materiais que se destinam a fabricação de ímas permanentes? Idem
para eletroímãs.
CAPÍTULO III
MATERIAIS CONDUTORES
3.1 - Introdução
No primeiro capítulo vimos que tanto os íons quanto os elétrons podem ser responsáveis
pelo processo de condução de eletricidade, que sempre envolve a noção de movimentação de
cargas.
Os materiais condutores são caracterizados por diversas grandezas, dentre as quais se
destacam: condutividade ou resistividade elétrica, coeficiente de temperatura, condutividade
térmica, potencial de contato, comportamento mecânico, etc. Estas grandezas são importantes na
escolha adequada dos materiais, uma vez que das mesmas vai depender se estes são capazes de
desempenhar as funções que lhe são atribuídas. A escolha do material condutor mais adequado,
nem sempre recai naquele de características elétricas mais vantajosas, mas sim, em um outro
metal ou uma liga, que, apesar de eletricamente menos vantajoso, satisfaz as demais condições
de utilização.
Os principais materiais de elevada condutividade elétrica são os metais nobres,
acrescidos de alguns de outros grupos, e de suas ligas. Os metais de alta condutividade se
empregam como condutores, enrolamentos de máquinas elétricas e transformadores, etc. Por
outro lado, em determinadas aplicações, também há interesse em materiais, normalmente ligas,
de alta resistência, para fins de