metais nao ferrosos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
Câmara de Materiais e Processos Construtivos 
Aula 05 
Disciplina: Materiais de Construção Civil I 
1 
METAL como material 
de construção 
MATERIAIS METÁLICOS 
É constituído por um ou mais elementos 
metálicos (o ferro, o cobre, o chumbo e o 
alumínio). 
A maioria dos materiais metálicos são 
ligas ou seja, são constituídos pela 
combinação química de dois ou mais 
elementos metálicos (latão – cobre + 
zinco) ou por elementos metálicos 
combinados com elementos não 
metálicos ( aço – ferro + carbono). 
2 
HISTÓRICO 
Um dos materiais mais importantes entre os 
materiais de construção. São aptos a diversos 
tipos de empregos no campo da engenharia. 
O metal mais importante, ainda hoje, é o ferro, 
seguido pelo cobre, alumínio, chumbo e 
zinco. 
3 
Não se sabe qual tenha sido o primeiro homem a 
obter propositalmente um metal. O fato deve ter 
ocorrido entre 4000 e 5000 A.C. 
4 
A utilização dos metais foi um dos fatos mais 
importantes da história da humanidade. Porém, 
não se sabe quando o metal foi usado pela 
primeira vez. 
Os metais podem aparecer no estado nativo* ou na 
forma de mineral**. Aparecem em geral no estado 
puro: o ouro e a platina, podendo apresentar-se 
também nesta forma a prata, o cobre, o mercúrio, o 
enxofre e o ferro meteórico***. Os minerais são 
combinações de metais com outros elementos 
formando óxidos, sulfetos, hidratos, carbonatos, etc. 
PRINCIPAIS 
CARACTERÍSTICAS 
*** Metal obtido a partir dos meteoritos. 
5 
** Ex: o ferro é um metal que é extraído de um mineral denominado hematita. 
* Estado natural. 
Normalmente, os materiais metálicos não são metais 
puros, ou seja, não são constituídos por um único 
elemento metálico. 
6 
Visando à melhoria das suas propriedades (ex: 
resistência mecânica e à corrosão), a maioria dos 
metais metálicos são ligas metálicas, ou seja, são 
constituídos pela combinação química de dois ou mais 
elementos metálicos (ex: latão – cobre+zinco) ou por 
um ou mais elementos metálicos combinados com um 
ou mais elementos não-metálicos (ex: aço – 
ferro+carbono). 
Os materiais metálicos possuem diversas 
propriedades mecânicas, físicas e elétricas que os 
tornam uma classe de material adequada para 
diferentes aplicações na construção civil, 
envolvendo função estrutural (ex: perfis e ferragens 
para concreto armado) ou não estrutural 
(esquadrias e metais sanitários). 
Os materiais metálicos são relativamente 
resistentes mecanicamente e dúcteis e, 
geralmente bons condutores térmicos e 
elétricos. 
7 
OBTENÇÃO DOS METAIS 
1. Mineração; 
2. Metalurgia; 
3. Siderurgia. 
8 
1. Mineração 
 Extração do minério: pode ocorrer de forma 
mecânica ou com uso de explosivos; 
 Processamento do minério. 
9 
O processamento mineral, consiste de uma série de 
processos que visam a separação física dos minerais 
úteis da ganga (a parte do minério que não tem 
interesse econômico e que é rejeitada) e a obtenção 
final de um concentrado, com um teor elevado de 
minerais úteis. 
 Processamento do minério 
10 
Um dos processos para extração do metal puro é 
a eletrólise*. 
Conceito: é o conjunto de técnicas que o homem 
desenvolveu com o decorrer do tempo que lhe 
permitiu extrair e manipular metais e gerar ligas 
metálicas. 
2. Metalurgia 
* trata-se de um processo que separa os elementos químicos de um 
composto através do uso da eletricidade. 
11 
Conceito: é o ramo da metalurgia que se dedica à 
fabricação e tratamento do aço. 
Processo: minério de ferro + coque (resíduo da 
destilação do carvão mineral) + fundente (baixa o 
ponto de fusão). 
3. Siderurgia 
12 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES DOS METAIS 
• Tubos e conexões; 
• Fios e cabos elétricos; 
• Ferragens; 
• Esquadrias e 
componentes; 
• Metais sanitários; 
• Telhas; 
• Vergalhões e 
armaduras; 
• Telas; 
• Perfis e conectores. 
13 
CLASSIFICAÇÃO DOS METAIS 
• Materiais metálicos ferrosos: elevada quantidade 
de ferro em sua composição, sendo esse elemento o 
seu principal constituinte. Ex: aço (< 2,7 % de Fe) 
• Materiais metálicos não ferrosos: não contêm ferro 
ou contêm o ferro em pequena quantidade. 
Ex: alumínio. 
14 
Propriedades Mecânicas 
• São função de: 
– Composição (teor de 
elementos de liga) 
– Tratamentos térmicos 
(Melhor arranjo 
cristalino) 
– Tratamentos 
mecânicos (Elevação 
do limite-elástico) 
• Elasto-plásticos 
– deformação elástica 
– deformação plástica 
•  Dureza 
– força p/ penetração 
Brinnel -> esfera 
• Ductilidade 
– Fácil moldagem 
(maleabilidade) 
•  Tenacidade 
– resistência a impactos 
• Pêndulo de Charpy 
Tensão x Deformação 
a)Material dúctil sem deformação plástica (ferro fundido); 
b)Material dúctil com limite escoamento (aços baixo 
carbono). Limite de ruptura inferior ao de resistência. 
Redução da seção (estricção) ; 
c)Material dúctil sem limite de escoamento bem definido 
(alumínio); 
 
Gráficos de materiais 
T
e
n
s
ã
o
 
Deformação 
T
e
n
s
ã
o
 
Deformação 
Limite de 
resistência 
Deformação 0,2% 
Limite 
ruptura 
Limite 
ruptura 
(a) 
Limite elástico 
Tensão de escoamento 
(b) (c) 
Adaptado a partir do VAN VLACK 
1. Aparência 
 Os metais são sólidos à temperatura ordinária; 
 Os metais não possuem porosidade aparente; 
 Os metais apresentam brilho característico, que 
pode ser aumentado por polimento ou tratamento 
químico. 
17 
2. Densidade 
Cálculo: 
ρ = m/v 
ρ = densidade; 
m = massa do bloco metálico; 
v = volume do bloco metálico. 
Variação da densidade do metal: 2,56 a 11,45 g/cm³. 
A platina pode chegar a 21,30 g/cm³. 
18 
2,71
2,8
8,94
7,86
0 2 4 6 8 10
Alumínio
Duralumínio
Cobre
Aço
Massa Específica (Kg/dm3)
Densidade de Massa Específica 
Densidade de Massa Específica 
METAIS MASSA ESPECÍFICA 
Alumínio 2,7 g/cm³ 
Ferro 7,9 g/cm³ 
Latão 8,6 g/cm³ 
Prata 10,5 g/cm³ 
Chumbo 11,3g/cm³ 
Mercúrio 13,6 g/cm³ 
Ouro 19,3 g/cm³ 
Platina 21,4 g/cm³ 
 
3. Dureza 
 Propriedade importante 
para a construção; 
 Os metais podem ser 
extremamente duros, ou 
relativamente moles. 
Dureza de penetração: 
resistência à penetração ou à 
deformação permanente da 
sua superfície. 
21 
4. Resistência mecânica à tração 
 Uma das propriedades mais importantes na 
construção. 
 Depende da estrutura cristalina do material. 
Durante o ensaio de tração o corpo de prova é 
submetido a um esforço que tende a alongá-lo ou 
esticá-lo até à ruptura. 
22 
485
300
220
50
500
0 200 400 600
Duralumínio
Latão
Cobre
Alumínio
Aço
R Tração (MPa)
Resistência à Tração 
120
70
210
0 50 100 150 200 250
Cobre
Alumínio
Aço
Módulo de Elasticidade (GPa)
Módulo de Elasticidade 
 5. Resistência à corrosão 
Corrosão: transformação não intencional de um 
metal, a partir de suas superfícies expostas. 
“ ...destruição de um corpo sólido a partir da 
superfície por processos químicos e/ou 
eletroquímicos”. 
Há exceções: ouro e platina. 
25 
 Corrosão química: é um processo menos 
freqüente na natureza, pois envolve operações 
onde as temperaturas são elevadas. Caracteriza-
se basicamente pela ausência de água líquida. 
Também denomina-se apenas corrosão ou 
oxidação em altas temperaturas. 
26 
 Corrosão eletroquímica: é o processo mais 
freqüente na natureza e ocorre necessariamente 
na presença de água no estado líquido 
(temperatura ambiente). Também denomina-se 
corrosão em meio aquoso. 
MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO CORROSÃO DA 
ARMADURA (CORROSÃO ELETROQUÍMICA) 
27 
OCORRE QUANDO: 
 - eletrólito 
- ddp 
- oxigênio 
- agentes agressivos 
Principais métodos de proteção contra corrosão: 
 Escolha do metal ou liga adequada ao meio em 
que vai atuar; 
 Recobrimento do metal por um óxido resistente. 
Ex: anodização; 
 Capeamento metálico: o metal é recobertopor 
fina camada, não porosa, de outro metal; 
 Pintura superficial: uso de tintas apropriadas; 
 No aço do concreto armado: proteção adequada 
do aço com concreto de qualidade (recobrimento e 
baixa permeabilidade). 
28 
 6. Plasticidade 
 Trata-se da propriedade em que o metal muda 
de forma de modo irreversível, ao ser submetido 
a uma tensão. 
 Ocorre quando os metais se deformam ao 
serem submetidos a ações externas e não 
retornam mais ao estágio inicial. 
 Em outras palavras, plasticidade é quando o 
metal se deforma e fica deformado, não volta ao 
seu estado original. 
29 
 7. Dobramento 
 Dobramento simples: verifica a capacidade 
do metal em ser dobrado até um ângulo de 
180° sem romper. 
 Dobramento alternado: verificar a 
capacidade do metal em sofrer dobramentos 
alternados num ângulo de 90° para cada lado 
até haver a fissuração ou ruptura. 
30 
8. Durabilidade 
 Depende, primordialmente, da sua resistência e 
proteção contra a corrosão. 
 Outros fatores que influenciam na durabilidade 
dos metais: resistência à fadiga, esforços que 
recebe, ação ao fogo, variações de temperatura 
a que é submetido, dentre outros. 
31 
9. Condutibilidade térmica 
 Descrita como a habilidade dos materiais 
metálicos de conduzir calor. 
 A transferência de calor geralmente é 
dependente apenas da variação de temperatura. 
32 
10. Condutibilidade elétrica 
Os metais são excelentes condutores de 
eletricidade. 
 Especifica o caráter elétrico de um material; 
 É o recíproco da resistividade*, ou seja, 
inversamente proporcionais; 
 Indica a facilidade com a qual um material é 
capaz de conduzir uma corrente elétrica. 
33 
* É uma medida da oposição de um material ao fluxo de corrente elétrica. 
Quanto mais baixa for a resistividade mais facilmente o material permite a 
passagem de uma carga elétrica. 
10
36
58
16
7,5
0 20 40 60 80
ferro gusa
aluminio
cobre
latão (70-30)
Bronze (92-8)
Condutividade (Ohms m-1 10-6)
Condutividade Elétrica 
11. Fadiga 
Ocorre quando o metal é solicitado repetidas 
vezes por cargas menores ou em sentidos 
variados. 
A fadiga é causada pela desagregação 
progressiva da coesão entre os cristais, que vai 
diminuindo a seção resistente, até chegar ao 
limite. 
35 
PRINCIPAIS APLICAÇÕES DO 
METAL NA CONSTRUÇÃO CIVIL 
• Produtos metálicos não estruturais; 
• Produtos siderúrgicos para estruturas de concreto 
e alvenaria; 
• Produtos metálicos estruturais. 
36 
PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS 
METAIS 
 Aparência; 
 Densidade; 
 Dureza; 
 Resistência mecânica à tração; 
 Resistência à corrosão; 
 Plasticidade; 
 Dobramento; 
 Durabilidade; 
 Condutibilidade térmica; 
 Condutibilidade elétrica; 
 Fadiga. 
37 
QUAIS OS PRODUTOS 
METÁLICOS NÃO 
ESTRUTURAIS? 
38 
Principais tipos de materiais metálicos não 
estruturais: 
1. Alumínio; 
2. Cobre; 
3. Zinco; 
4. Ligas metálicas. 
39 
1. Alumínio 
Principais características: 
 Metal muito leve; 
 Densidade: 2,7 g/cm3; 
 Principal componente: bauxita (Al2O3.H20) – 
cerca de 30% de alumina; 
 Funde a 650 °C; 
 Excelente condutibilidade elétrica e térmica; 
 Resistência à tração entre 80 e 140 MPa; 
* Na metalurgia, refere-se ao tratamento térmico dado aos metais. 40 
 
 5 toneladas de bauxita produz 1 t de alumínio; 
 Apresenta cor cinza clara (aceita coloração); 
 Material de amplo emprego na construção civil; 
 Boa resistência a corrosão (Ao ar livre, cobre-se 
de uma camada de óxido impermeável e protege o 
núcleo); 
41 
 Após a produção, há necessidade do processo 
de conformação mecânica para obtenção do 
produto final; 
 Material 100% reciclável; 
 Não há limitação para o número de ciclos de 
reciclagem do alumínio; 
 O processo reciclagem consome apenas 5% da 
energia necessária para a produção do alumínio 
primário. 
42 
Forma de utilização na construção civil: 
** Processo de produção de componentes mecânicos de forma semi-contínua onde o 
material é forçado através de uma matriz adquirindo assim a forma pré determinada pelo 
projetista da peça. 
* Processo de reduzir a espessura de uma chapa, barra ou perfil metálico por meio de sua 
passagem entre 2 cilindros girantes, com separação menor que a espessura de entrada. 
 Extrudados**: são chamados sólidos, tubulares e 
semitubulares. 
 Laminados*: são chamados lâminas ou chapas. 
43 
Alumínio laminado 
44 
 Transmissão de energia elétrica; 
 Coberturas; 
 Revestimentos; 
 Esquadrias; 
 Guarnições; 
 Dentre outros. 
Principais empregos na construção civil: 
45 
Esquadrias - Janelas 
46 
Esquadrias - Portas 
47 
2. Cobre 
Principais características: 
 Metal de cor avermelhada (produto do minério de cobre); 
 Densidade: 8,93 g/cm3; 
 Elevada ductilidade¹ e maleabilidade²; 
 Elevada dureza e tenacidade³; 
 Apresenta-se na forma de lâminas e fios extremamente 
finos; 
 Funde entre 1050° C e 1200° C; 
 Elevada condutibilidade térmica e elétrica; 
 Resistência à tração entre 200 e 600 MPa e à compressão 
entre 400 e 500 MPa. 
48 ¹ é a propriedade que representa o grau de deformação que um material suporta até o momento de sua fratura. 
² é uma propriedade que junto a ductilidade apresentam os corpos ao serem moldados por deformação. 
³ é a energia mecânica, ou seja, o impacto necessário para levar um material à ruptura. 
Principais empregos na construção civil: 
 Instalações elétricas (fios e cabos); 
 Instalações de água; 
 Instalações de esgotos; 
 Instalações de gás; 
 Instalações de pluviais; 
 Coberturas; 
 Forrações; 
 Dentre outros. 
49 
Fios e Cabos 
Tubos 
50 
Duralumínio 
4% Cu 
LIGAS DE COBRE 
Latão 
 Liga: cobre + zinco; 
 Adição de zinco entre entre 5% e 40% 
 Densidade: 8,6 g/cm³ 
 Apresenta elevada ductilidade e maleabilidade a 
quente; 
 Possui cor amarelada; 
 Funde entre 920° C e 980° C; 
 Dificilmente oxida e é muito resistente; 
 Apresenta elevada dureza e resistência ao 
desgaste; 
 Principal uso na construção civil: ferragens. 
52 
Bronze 
 Liga: cobre + estanho; 
 Adição de 1% a 10% de estanho ao cobre; 
 Apresenta elevada dureza e densidade; 
 A cor vai do vermelho amarelado até quase 
branco; 
 Funde entre 900° C e 950° C; 
 Elevada condutibilidade térmica; 
 Principal uso na construção civil: ferragens, 
fios e cabos, tubulações e splinkers. 
53 
LIGAS DE COBRE 
3. Zinco 
Principais características: 
 Metal (produto de minério sulfetado) de cor cinza-
azulado; 
 Densidade: 7,1 g/cm³ 
 Funde entre 400°C e 420° C; 
 Elevada densidade e tenacidade; 
 Baixa resistência elétrica e dureza; 
 Muito vulnerável ao ataque de ácidos; 
 Razoável condutibilidade térmica; 
 Utilizado na galvanização do aço; 
 Elevado coeficiente de dilatação. 54 
Forma de utilização na construção civil: 
 Chapas lisas ou onduladas. 
Principais empregos na construção civil: 
 Coberturas; 
 Revestimentos; 
 Calhas; 
 Tubos; 
 Galvanização; 
 Pigmentos de tintas 
 Dentre outros. 55 
Telha 
Calha 
56 
57