APOSTILA - IF-SP

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CAROS ALUNOS
Esta apostila surgiu da necessidade de adaptação do curso de Ciências e Tecnologia de Materiais para o Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial. Todo o material que está resumido neste trabalho encontra-se num ou em mais de um dos livros recomendados. 
Espero que esta edição sirva para facilitar o entendimento deste tema tão complexo que é a “ TECNOLOGIA DE MATERIAIS” !
Espero que tenhamos um Ótimo Semestre !
Sucesso!!
Professora Ana Paula
TECNOLOGIA DE MATERIAIS
O que são Materiais ?
Substâncias cujas propriedades as tornam utilizáveis em estruturas, máquinas, dispositivos ou produtos consumíveis.
Numa formulação simplista, engenharia e ciências dos materiais é algo concernente com a geração e aplicação do conhecimento que relaciona composição, estrutura e processamento de materiais com suas propriedades e usos.
A ciência dos materiais visa o entendimento da natureza dos materiais, estabelecendo teorias ou descrições que relacionem a estrutura com a composição, propriedades e comportamento. A engenharia de materiais, por sua vez, sintetizará e empregará, tanto os conhecimentos fundamentais quanto os empíricos, no sentido de desenvolver, preparar, modificar e aplicar os materiais que atendam às exigências.
Muitas vezes, um problema de materiais consiste na seleção do material correto dentre muitos milhares de materiais disponíveis. Existem vários critérios nos quais a decisão final está baseada. Em primeiro lugar, as condições de serviço devem ser caracterizadas, uma vez que irão ditar as propriedades exigidas do material. Uma segunda consideração de seleção é qualquer deterioração das propriedades dos materiais que possa ocorrer durante a operação em serviço. Por fim, a consideração dominante estará relacionada aos fatores econômicos.
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
	A classificação básica divide os materiais sólidos em 3 grupos: metais, cerâmicos e polímeros. Adicionalmente, existem outros três grupos de materiais importantes em engenharia: compósitos, semicondutores e biomateriais.
ESTRUTURA ATÔMICA
	O átomo é composto por um núcleo circundado por elétrons. O núcleo é composto por prótons e nêutrons. A carga do elétron é convencionada como negativa e vale 1,6x10-19 coulombs. O próton possui uma carga numericamente igual à do elétron, só que de sinal oposto. O nêutron é eletricamente neutro e pode ser considerado como uma combinação mais íntima de um próton e um elétron.
1 – MASSA ATÔMICA 
	Um átomo pode ser considerado como sendo uma combinação de prótons e nêutrons em um núcleo, circundado por elétrons. Como os átomos são extremamente pequenos, em comparação com os conceitos de massa do nosso dia-a-dia, é conveniente usar a unidade de massa atômica ( u. m. a ) como base para os cálculos atômicos. A u.m.a é definida como sendo 1/12 da massa do Carbono 12 ( C-12 ) , o isótopo mais comum. A massa atômica é expressa em gramas por átomo-grama. Um átomo-grama sempre contém 6,02x1023 átomos ( número de Avogadro, N ). Então, 
Massa do átomo = massa atômica / 6,02x1023 , 
expresso em : g / átomo = ( g / átomo-grama)___
			 (átomo / átomo-grama)
Ex .: H = 1,0079 u.m.a ( ou 1,0079g / 6,02x1023 átomos) ;
 C = 12,011 u.m.a ( ou 12,011 g / 6,02x1023 átomos).
2 – NÚMERO ATÔMICO
Surpreendentemente, com exceção da densidade e do calor específico, o fator massa atômica exerce uma influência relativamente pequena sobre as propriedades dos materiais. O número de elétrons que circundam o núcleo de um átomo neutro é mais significativo. Esse número, denominado número atômico, é igual ao número de prótons no núcleo. Cada elemento é único com respeito ao seu número atômico. São os elétrons mais afastados do núcleo que afetam a maioria das propriedades de interesse em engenharia :
eles determinam as propriedades químicas ;
estabelecem a natureza das ligações interatômicas e, conseqüentemente, as características mecânicas e de resistência ;
controlam o tamanho do átomo e afetam a condutividade elétrica dos materiais ; e
influenciam as características ópticas.
MODELO ATÔMICO DE BOHR
	Dá uma idéia simplificada da estrutura do átomo. Diz que os elétrons estão circundando o núcleo em órbitas definidas chamadas níveis de energia. Cada elétron tem apenas um estado de energia específico que não é constantemente variável, mas muda quando o elétron é excitado para pular para uma nova órbita, mais externa. Quando o elétron salta de um nível de energia mais alto para um mais baixo, ele emite radiação; quando é o inverso, ele absorve uma quantidade de radiação.
3 – NÚMEROS QUÂNTICOS E NOTAÇÃO ELETRÔNICA
	Em função das características vibratórias do movimento dos elétrons na periferia do seu núcleo há grandes faixas de energia intermediárias não ocupadas por eles. Isso ocorre porque as freqüências correspondentes não permitem sua ascensão. Assim, foram definidas posições prováveis de se encontrar o elétron, e essas posições são chamadas de números quânticos :
Número quântico principal ( n ) – qualquer número inteiro positivo, excluindo o zero. Níveis de energia : K, L, M, N, O, P, Q.
Número quântico azimutal ( l ) – l = 0, 1, 2, 3, ..., n-1 ; correspondendo às designações s, p, d, f
Número quântico magnético ( m ou ml ) – para cada valor l terá 2 l + 1 ; os valores vão de +l a –l ;
Número quântico spin ( ms ) : + ½ , - ½ 
 Cada combinação de n, l e m corresponde a um único estado quântico chamado orbital.
 De acordo com o princípio de exclusão de Pauli, em cada orbital só podem estar presentes 2 elétrons, com spins contrários. Ou seja, para cada valor de n, l e m há dois valores de ms. 
LIGAÇÕES QUÍMICAS
	As atrações interatômicas são conseqüência da estrutura eletrônica dos elétrons. Os gases nobres (inertes ou quimicamente inativos ) apresentam apenas uma pequena atração pelos outros átomos porque têm um arranjo muito estável de 8 elétrons ( 2 para o Hélio ) na sua camada mais externa (valência). Ao mesmo tempo, são eletricamente neutros, pois possuem igual número de prótons e de elétrons . A maior parte dos outros elementos, ao contrário dos gases nobres, deve adquirir a configuração altamente estável de 8 elétrons na camada de valência, através dos seguintes mecanismos:
recebendo elétrons ;
perdendo elétrons ;
compartilhando elétrons .
Os dois primeiros processos produzem íons negativos e positivos e, portanto, implicam na existência de forças coulombianas de atração entre íons de cargas opostas. O terceiro processo, obviamente, requer uma íntima associação entre os átomos a fim de que o compartilhamento dos elétrons seja eficaz. 
Quando aplicáveis, os 3 processos produzem ligações fortes, chamadas primárias.
LIGAÇÕES PRIMÁRIAS
1 – Ligação Iônica - Resulta da atração mútua entre íons positivos e negativos. Uma carga negativa é atraída por todas as cargas positivas e uma carga positiva por todas as negativas, sendo a atração igual em todas as direções. 
	O principal requisito que um material iônico sempre satisfaz é a neutralidade elétrica, isto é, o número de cargas positivas é sempre igual ao número de cargas negativas.
2 – Ligação Covalente – compartilhamento de elétrons para adquirir estabilidade. Intensas forças de atração entre átomos ( ex.: diamante – mais duro material encontrado na natureza, com PF > 3300°C ). Existem moléculas ligadas por covalência com fortes atrações intramoleculares, mas com fracas atrações intermoleculares, por exemplo : H2, Cl2, O2, N2, CH4, CF4 , CCl4 , NH3, C2H6, C2H4, etc.
	Quando a ligação envolve um dado par de átomos, é direcional. Adotamos, assim, o termo “estereoespecífico“.
3 – Ligação Metálica – Utiliza o conceito de elétrons deslocáveis, que podem se mover em 3 direções.
	Se um átomo apresenta uns poucos elétrons de valência, estes podem ser removidos com relativa facilidade, enquanto que os demais elétrons são firmementeligados ao núcleo. Isto origina uma estrutura formada por íons positivos e elétrons “ livres “ ( gás ou nuvem eletrônica ). Esta estrutura é responsável pela alta condutividade térmica e elétrica dos metais, além dos elétrons livres absorverem energia luminosa, o que torna os materiais metálicos opacos. 
LIGAÇÕES SECUNDÁRIAS ou Forças de Van der Waals
	São mais fracas, suprindo a atração interatômica. Num gás nobre, as órbitas de valência estão completas. Nestas situações estáveis, nenhuma das ligações primárias pode ser efetiva, já que as mesmas requerem ajustes nos elétrons de valência. Como resultado, os átomos desses gases nobres têm pequena atração um pelo outro, permanecendo monoatômicos. Somente a baixas temperaturas eles condensam. Esta condensação torna evidente que há atrações interatômicas fracas mantendo junto os átomos.
1 – Dipolos Induzidos – Xe, Rn, Kr, CH4 são simétricos ( os centros de cargas positivas e negativas estão no centro de cada molécula ou átomo. Continuamente o movimento dos elétrons e a vibração atômica distorcem esta simetria elétrica. Quando isto acontece, um pequeno dipolo elétrico se estabelece, dando à molécula uma extremidade positiva e outra 
negativa. Isto induz um dipolo nas moléculas adjacentes. Conseqüentemente, forças atrativas são também estabelecidas, ainda que admissivelmente fracas.
2 – Moléculas Polares – moléculas assimétricas, tais como NH3 , CH3Cl e H2O, jamais coincidem seus centros de carga positiva e negativa, são ditas moléculas polares.
3 – Pontes de Hidrogênio – é um caso especial de uma molécula polar. É a mais forte das ligações secundárias e é encontrada com freqüência.
O próton exposto na extremidade de uma ligação F -H ; O-H ; ou N-H não está coberto por elétron. Assim sendo, esta carga positiva pode ser atraída por elétrons de valência adjacentes. Desenvolve-se, assim, uma ligação coulombiana denominada Ponte de Hidrogênio. A máxima energia desta ligação é de aproximadamente 30 kJ / mol . Isto está em contraste com :
um máximo de 5 kJ / mol (e usualmente <<< 1 kJ / mol ) para outros tipos de ligações de Van der Waals ;
e várias centenas de kJ / mol para as ligações primárias fortes.
ESTRUTURA CRISTALINA
As propriedades dos materiais dependem do arranjo de seus átomos. Estes arranjos podem ser classificados em :
estruturas moleculares, isto é, agrupamento de átomos ;
estruturas cristalinas, isto é, um arranjo repetitivo de átomos ; e
estruturas amorfas, isto é, estruturas sem nenhuma regularidade.
1 – CRISTALINIDADE
	Essencialmente todos os metais, uma relevante parte dos cerâmicos e certos polímeros, cristalizam-se quando se solidificam. Com isto, queremos dizer que os átomos se arranjam num modelo tridimensional, ordenado e repetido. Tais estruturas são denominadas cristais.
– Número de Coordenação
A repetição tridimensional nos cristais é devida à coordenação atômica no interior do material. O número de coordenação, NC, simplesmente representa o número de vizinhos mais próximos que um dado átomo tem. Dois fatores governam o NC de um átomo :
o primeiro é a covalência;
o segundo é o fator de empacotamento atômico ( f.e.a ).
Em geral, os NC dos metais e sólidos iônicos são governados pelo f.e.a e os NC dos sólidos covalentes, pelo limite de compartilhamento eletrônico.
	Número de Coordenação
	r cátion / 
R ânion
	Estrutura
	3
	( 0,155
	Triângulo
	4
	( 0,225
	Tetraedro
	6
	( 0,414
	Pirâmide
	8
	(0,732
	Cubo
	12
	1
	
– Células Unitárias
	São pequenos volumes, cada um contendo todas as características encontradas no cristal inteiro. A distância repetida, chamada de parâmetro cristalino, no modelo de longo alcance de um cristal, dita o tamanho de uma célula unitária. Descrever uma célula unitária é descrever o cristal todo.
– Sistemas Cristalinos
	Qualquer empacotamento atômico deverá se encaixar em um dos 7 principais tipos de cristais. 
	Os cristais cúbicos têm modelos idênticos ao longo de 3 direções perpendiculares a1 = a2 = a3 . A maioria dos metais e um número significativo de cerâmicos são cúbicos. 
	Os cristais não cúbicos surgem quando um modelo repetido não é o mesmo nas 3 direções coordenadas, ou os ângulos entre os 3 eixos cristalinos não são de 90° .
	Os 7 tipos de sistemas cristalinos são :
	Sistema
	Eixos
	Ângulos axiais
	Cúbico
	a1 = a2 =a3
	Todos = 90°
	Tetragonal
	a1 = a2 ( c
	Todos = 90°
	Ortorrômbico
	a ( b ( c
	Todos = 90°
	Monoclínico
	a ( b ( c
	2 de 90° e 1 ( 90°
	Triclínico
	a ( b ( c
	Todos (, nenhum de 90°
	Hexagonal
	a1 = a2 = a3 ( c
	90° e 120°
	Romboédrico
	a1 = a2 =a3
	Todos =, mas ( 90°
– CRISTAIS CÚBICOS
	Os cristais cúbicos possuem um dos 3 seguintes tipos de reticulado : CS (cúbico simples), CCC ( cúbico de corpo centrado ), ou CFC ( cúbico de face centrada ). O reticulado é a repetição , nas 3 dimensões, do modelo desenvolvido no interior do cristal. A maioria significativa dos nossos metais possui reticulado CCC ou CFC.
– Cúbico Simples – Contém 1 átomo por célula unitária e f. e. a = 52%
– Cúbico de Corpo Centrado – Contém 2 átomos por célula unitária e f.e.a = 68%
– Cúbico de Face Centrada – A estrutura contém 4 átomos por célula unitária e f.e.a = 74%
– CRISTAIS HEXAGONAIS
3.1 – Hexagonal Simples – Contém 3 átomos por célula unitária e f.e.a = 37%
3.2 – Hexagonal Compacta – Contém 6 átomos por célula e f.e.a = 74%
IMPERFEIÇÕES NOS CRISTAIS
	Quando imperfeições, tais como lacunas, envolvem um ou poucos átomos, nós a chamamos de defeitos puntuais. Há outras imperfeições que podem se desenvolver linearmente através do cristal, são os defeitos em linha. Elas se tornam significativas quando os cristais são deformados plasticamente por cisalhamento ( um pequeno número de defeitos em linha podem tornar os cristais metálicos 1000 vezes mais dúcteis do que seriam sem os defeitos ). Quando os defeitos em linha estão intensamente presentes, essas imperfeições lineares passam a aumentar a resistência do metal.
	Finalmente, há imperfeições bidimensionais que envolvem superfícies ou contornos de grãos e imperfeições tridimensionais ou em volume.
1 – Defeitos Puntuais
Lacuna – falta de um átomo no reticulado 
Defeito de Schottky – falta de um par iônico
Defeito de Frenkel – íon deslocado
Defeito intersticial – átomo extra numa estrutura cristalina, principalmente por baixo f.e.a . 
Estruturas compactas têm muito menos defeito intersticial e íons deslocados do que lacunas, porque se torna necessária uma energia adicional para forçar os átomos para posições intersticiais.
2 – Defeitos em Linha ( Imperfeições unidimensionais )
	Os defeitos puntuais são imperfeições estruturais resultantes de agitação térmica. Defeitos lineares estão associados com deformação mecânica ; são conhecidos como deslocações ou discordâncias. Estas são designadas por I , representando a extremidade da metade de um plano extra de átomos.
Tipos de discordâncias :
Cunha ou Aresta – descrita como a aresta de um plano extra de átomos na estrutura cristalina.
Hélice ou Espiral – formada pela tensão de cisalhamento que é aplicada.
3 – Defeitos em Superfície ( bidimensionais )
	A mais óbvia é a superfície externa (a coordenação atômica é diferente na superfície e no interior).
átomos da superfície têm maior energia e menor número de ligações que os átomos internos ;
formação de superfície ( quebra de um giz – energia térmica , sonora e luminosa )
Contornos de grãos – regiões com baixa cristalinidade que separam dois cristais com diferentes orientações.
4 – Defeitos em Volume ( tridimensional )
	Poros, trincas, inclusões e outra fases indesejáveis – oriundos do processamento.
IMPERFEIÇÕES OU DESORDEM ATÔMICA NOS SÓLIDOS
Em certos casos, devido a custos, disponibilidade ou propriedades, é desejável a presença de impurezas:
Ex.: - Prata Sterling ( 92,5% Ag + 7,5% Cu ) – melhoriasem relação à Prata 99% : - maior resistência ; maior dureza ; maior durabilidade e menor preço.
 - Latão ( Zn + Cu ) – melhorias em relação ao cobre puro : - menor preço ; maior dureza ; maior resistência mecânica ; maior ductilidade , menor condutividade elétrica; menor preço.
Ligas – são combinações de dois ou mais metais em um material. Estas combinações podem ser misturas de dois tipos de estruturas cristalinas ( FeCCC e Fe3C ) ou podem envolver soluções sólidas.
SOLUÇÕES SÓLIDAS
Ocorrem quando um átomo de soluto é adicionado à rede da matriz, a estrutura cristalina é mantida e, nenhuma estrutura é formada.
1 – Solução Sólida Substitucional 
	Átomos de soluto substituem átomos da rede . Para isto são necessárias algumas condições :
Tamanho Atômico – a diferença entre os raios atômicos não deve ultrapassar 15%. Se o soluto tiver raio atômico elevado pode causar distorções na rede e formar uma nova fase.
Estrutura Cristalina – deve ser igual .
Valência – aproximadamente a mesma.
Fator Eletroquímico – se dois átomos, um muito eletropositivo e outro muito eletronegativo se aproximarem, a tendência é de formar um composto intermetálico.
Ex.: Cu / Ni – completamente solúveis um no outro, em qualquer proporção : 
raios iônicos – Cu = 0,128 nm ; Ni = 0,125 nm;
estruturas cristalinas – ambos CFC
valência – Cu+2 e Ni+2
eletronegatividade – Cu = 1,9 e Ni= 1,8
2 – Solução Sólida Ordenada
	Não é surpreendente que ocorra uma ordenação entre os 2 tipos de átomos num arranjo específico. Tal ordenação é menos comum a altas temperaturas, visto que as agitações térmicas tendem a destruir o arranjo ordenado.
3 – Solução Sólida Intersticial
	Ocorre o preenchimento de vazios ou interstícios por átomos de soluto, ou da própria matriz. Condições necessárias :
raio iônico da impureza muito menor que os da rede ;
concentrações deste tipo de defeito < 10% ;
C ( r = 0,071 nm ) x Fe ( r = 0,124 nm ) – solução sólida intersticial até 2,0% ( aço ).
4 – Soluções Sólidas em Compostos
	Nas fases iônicas podem ocorrer soluções sólidas substitucionais, igualmente como nos metais. Nelas, como no caso dos metais, os tamanhos atômicos e iônicos são importantes. Um requisito adicional que é mais rigoroso para soluções sólidas de compostos cerâmicos do que de metais, é que as cargas de valência sobre o íon substituído e sobre o novo íon devem ser idênticas.
Implantação de íons :
Íons carregados são acelerados em um campo elétrico a altas energias ( 200 eV ), chocando-se com um alvo sólido. Estes íons são implantados em posições da rede algumas camadas atômicas abaixo da superfície.
Modifica a estrutura e composição da superfície, melhora a resistência à corrosão ;
Solução para materiais de baixa difusividade ;
B+4; N+3; Mo+2; Ti+4 – quando implantados reduzem o desgaste de ferramentas de corte e erosão dos bicos injetores de óleo em caldeiras.
DIFUSÃO
É o fenômeno de transporte de massa por movimento atômico.
Muitas reações e processos importantes no tratamento de materiais acontecem por difusão.
A difusão ocorre mais facilmente :
a altas temperaturas ;
quando o átomo que se move é pequeno ;
quando o F.E.A das estruturas do solvente é baixo ;
quando as ligações no solvente são fracas ( baixo P.F.) ;
quando há defeitos no material.
Interdifusão – átomos de um metal difundem em outro. Há um fluxo em rede da região de alta concentração para a de baixa. Ex.: cementação, nitretação, etc.
Autodifusão – difusão em metais puros (difícil observação )
MECANISMOS DE DIFUSÃO
Difusão é a migração de átomos de uma posição na estrutura para outra. Para um átomo se movimentar, duas condições são necessárias : 
deve haver uma posição adjacente vazia ;
o átomo deve ter energia suficiente para quebrar ligações com seus átomos vizinhos, e então, causar uma distorção estrutural durante o deslocamento.
Dois modelos dominam a difusão metálica :
1 – Difusão por Vacância 
	Neste caso, os átomos trocam de posição com as vacâncias e a difusão dos átomos ocorre numa direção, correspondendo com a movimentação das vacâncias em direção oposta. A extensão desta difusão depende da quantidade de vacâncias presentes. Tanto a autodifusão como a interdifusão ocorrem através deste mecanismo.
2 – Difusão Intersticial
	Átomos que migram para uma posição intersticial na vizinhança. Este mecanismo é encontrado para interdifusão de impurezas como H, C, N, O, que tem pequeno tamanho para 
se colocarem em posições intersticiais. Átomos do metal ou de impurezas substitucionais raramente difundem por esse mecanismo.
Na maioria das ligas metálicas a difusão intersticial ocorre mais rapidamente que a difusão por vacância, desde que os átomos intersticiais sejam pequenos e com mais mobilidade. Além do que, existem bem mais posições intersticiais vazias do que vacâncias.
DIAGRAMAS DE FASES
São úteis para :
predizer que fases se encontram em equilíbrio para uma dada composição de liga a uma certa temperatura ;
determinar a composição química de cada fase ; e
calcular a quantidade relativa de cada fase presente.
DIAGRAMA Fe-C
O sistema Fe-C apresenta alguns microconstituintes importantes, que dão as características dos aços conhecidos. São eles :
a) Ferrita (Fe ) – baixa dureza e baixa resistência à tração, mas excelente resistência ao choque.
b) Austenita (Fe ) – boa resistência mecânica e apreciável tenacidade; não é magnética.
c) Cementita (Fe3C) – muito dura, quebradiça e baixa ductilidade.
d) Perlita – microestrutura composta por Fe  + Fe3C ( 88% de ferrita e 12% de cementita, no ponto eutetóide ). Apresenta-se na forma de lamelas (grossas ou finas), possuindo propriedades intermediárias entre ferrita e cementita
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA SOBRE O DIAGRAMA Fe – C
	As fases  e  são estáveis em diferentes faixas de temperatura. Elas se caracterizam por manter em solução sólida ( dentro de uma faixa ampla de teores ) vários elementos de liga que podem participar da composição dos aços.
	As diferentes solubilidades dos vários elementos de liga nas fases  e  levam a modificações nas faixas de temperatura em que ocorrem as transformações estruturais do aço. 
Se no Fe puro a mudança (ocorre a 912°C, a presença de qualquer elemento adicional cria uma faixa de temperatura na qual ambas as fases podem coexistir em equilíbrio.
Estabilizadores da Austenita – Tipo A ( gamágenos )
Tipo AI – Os elementos de liga alargam a faixa de temperatura para a austenita estável, abaixando a transformação (e aumentando a  ( x.: Mn, Ni, Co.
Tipo AII – Composições ricas em Fe tornam-se estáveis, avançando sobre as fases  ou  . Ex.: C, Cu, Zn, N.
Estabilizadores da Ferrita – Tipo B (alfágenos)
Tipo BI – Estreitam a faixa da austenita estável até torná-la inexistente. A zona austenítica é totalmente circundada por um campo de duas fases (  +  ) ou (  +  ), o qual não é interrompido por compostos intermetálicos ou soluções sólidas nos elementos de liga. Ex.: Si, Cr, Mo, P, V, Ti, Al.
Tipo BII – Igual a BI, porém , com o aparecimento de compostos intermetálicos interrompendo a “lupa” com sua zona envolvente de duas fases. Ex.: Ta, Zr, B, S, Nb.
A ação dos elementos de liga sobre as linhas de transformação pode ser observada sob 3 aspectos :
efeito sobre a composição do eutetóide ;
efeito sobre a temperatura do eutetóide ;
efeito sobre o campo austenítico.
Efeito sobre o campo austenítico ( Mn, Cr, Mo, Si ) :
O Mn em teores crescentes, abaixa a temperatura do eutetóide, além de diminuir o teor de C. Pode produzir uma estrutura inteiramente perlítica.
O Cr, Mo e Si comportam-se de modo contrário ao Mn no que se refere à temperatura do eutetóide. Quanto à influência sobre o teor de C no eutetóide, a tendência é idêntica.
	A propriedade destes elementos produzirem umaestrutura eutetóide com teores de C mais baixos é muito importante :a liga eutetóide apresenta grande resistência mecânica. Como a dureza e a fragilidade aumentam com o teor de C ( Fe3C ), é claro que a obtenção de uma estrutura resistente e inteiramente perlítica, será muito vantajoso. Isto pode ser obtido mediante à introdução de elemento de liga num aço com menor teor de C, tornando a estrutura mais tenaz que a do aço carbono comum.
EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA
	A introdução dos E. L. nos aços carbono é feita objetivando um dos seguintes efeitos :
aumentar a dureza e a resistência mecânica ;
conferir resistência uniforme através de toda a seção em peças de grandes dimensões ;
diminuir o peso ( com o aumento da resistência, reduz-se a carga morta ) ;
conferir resistência à corrosão ;
aumenta a resistência ao calor ;
aumenta a resistência ao desgaste ;
aumenta a capacidade de corte ;
melhora as propriedades elétricas e magnéticas.
DIAGRAMAS TTT
	Os diagramas de equilíbrio de fases mostram como deveria ser a microestrutura com a temperatura mudando lentamente. Adicionando-se um eixo tempo ao diagrama de fases tem-se um diagrama TTT ( tempo x temperatura x transformação ).
Fatores que afetam a posição das curvas TTT :
Teor de carbono ;
Tamanho de grãos da austenita ;
Homogeneidade da austenita .
Todos os elementos de liga adicionados aos aços , exceto o Co, deslocam as curvas de início e fim de transformações para a direita – retardam a transformação ;
Na zona crítica   , alguns ficam dissolvidos em  ( Al, Si, Ni )e outros formam carbetos ( Ti, Nb, V, W e Mo ) ;
Devido a estas reações serem lentas, retardam a transformação  p e facilita a obtenção de martensita com tempos de resfriamento não tão rápidos ;
A perlita tem início nos contornos de grãos austeníticos e portanto, aços com tamanho de grãos austeníticos grande, tendem a apresentar estrutura martensítica mais facilmente que os com tamanho de grão austenítico menor :
Tamanho de grãos pequenos – difusão é maior, portanto  p ;
Tamanho de grãos grandes – difusão é menor , portanto  M.
TEMPERABILIDADE ( Endurecibilidade)
Facilidade, maior ou menor, com que a dureza pode ser alcançada. 
Dureza é a medida de resistência à deformação plástica.
 Um aço que se transforme rapidamente de austenita em ferrita + cementita, tem baixa temperabilidade porque esses produtos de transformação a altas temperaturas são formados com consumo de martensita. Ao contrário, um aço que se transforme lentamente de austenita em ferrita + cementita tem maior temperabilidade. Durezas mais próximas do máximo podem ser obtidas com resfriamentos rápidos menos severos em aços com alta temperabilidade, além de durezas mais elevadas nos centros das peças, mesmo que aí a taxa de resfriamento seja menor. Para produzir a dureza máxima, deve-se evitar a reação  →  + carbeto durante o resfriamento rápido.
CURVAS DE TEMPERABILIDADE
Há uma relação direta e consistente entre dureza e taxa de resfriamento ( esta relação é altamente não – linear ).
Ensaio Jominy - Teste padronizado para predizer a dureza pata muitas aplicações, além da comparação entre durezas de 2 aços. Neste ensaio, uma barra circular de um aço especificado é aquecida até a zona de total austenitização e, então, resfriada rapidamente em uma extremidade. Os valores da dureza ao longo dos gradientes de taxa de resfriamento são determinados com um durômetro Rockwell, permitindo traçar a curva de temperabilidade.
USO DAS CURVAS DE TEMPERABILIDADE
São de grande valor prático, porque :
se a taxa de resfriamento de um aço em alguma têmpera é conhecida, a dureza pode ser lida diretamente de sua curva de temperabilidade, e 
se a dureza em algum ponto puder ser medida, a taxa de resfriamento nesse ponto pode ser obtida da curva de temperabilidade para esse aço.
TRATAMENTO TÉRMICO
Conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidos os aços , sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento , com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes característicos determinados.
As propriedades dos aços dependem da sua estrutura. Os tratamentos térmicos modificam, em maior ou menor escala, a estrutura dos aços, resultando na alteração mais ou menos pronunciada de suas propriedades.
Objetivos :
remoção de tensões ;
aumento ou diminuição de dureza ;
aumento da resistência mecânica ;
melhora da ductilidade ;
melhora da usinabilidade ;
melhora da resistência ao desgaste ;
melhora das propriedades de corte ;
melhora da resistência à corrosão ;
melhora da resistência ao calor ;
modificação das propriedades elétricas e magnéticas .
A melhora de uma ou mais propriedades pode ser conseguida com prejuízos de outras ( Ex. : o aumento da ductilidade acarreta uma diminuição nos valores de dureza e resistência à tração ).
Parâmetros Importantes :
Aquecimento – T > Tc – garantir completa austenitização do aço.
Velocidade de aquecimento – material com tensões residuais deve sofrer aquecimento lento , evitando fissuras ou empenamento. Material muito encruado e com tendência ao crescimento de grãos, deve sofrer aquecimento rápido.
Temperatura de Aquecimento - quanto maior, melhor a garantia de dissolução das fases no Fe , porém, maior será o tamanho de grão.
Tempo de Permanência – quanto maior, maior a dissolução de Fe3C em  , porém, maior será o tamanho de grão e pode ocorrer descarbonetação elevada. Preferível temperatura maior com tempo menor.
Resfriamento – fator mais importante. A escolha da taxa de resfriamento determina a estrutura final e a profundidade. Ideal é obter estrutura à profundidade prevista, evitando empenamento, distorção e ruptura.
Atmosfera – visa prevenir reações químicas indesejadas entre o material e o ambiente de processamento ( oxidação , descarbonetação ).
RECRISTALIZAÇÃO
Processo de crescimento de novos cristais a partir de cristais previamente deformados.
Cristais deformados plasticamente têm maior energia, pois são carregados de discordâncias e defeitos puntuais.
Sendo possível, os átomos deslocar-se-ão buscando um arranjo mais perfeito
Recristalização – rearranjo atômico em grãos distorcidos. No estado recristalizado há um número menor de discordâncias e ocorre a redução na dureza.
Temperatura de recristalização ( Tr ) – temperatura na qual a recristalização é espontânea, ocorre a variação drástica da resistência e na microestrutura. Situa-se entre 0,3 e 0,6 da temperatura de fusão.
Tempo – difusividade.
Material Encruado – possui energia acumulada e, portanto, a Tr é menor que a de um material sem ou com pouco encruamento.
RECUPERAÇÃO
Reestabelecimento das características anteriores ao encruamento. 
NORMALIZAÇÃO
Aquecimento do aço acima da temperatura crítica ( 50° – 100°C ) , para garantir total austenitização, seguido de resfriamento ao ar.
Objetivos : 
Visa refinar a granulação grosseira de peças de aço fundido .
Com o mesmo objetivo, é aplicado em peças depois de laminadas ou forjadas, produzindo microestrutura mais uniforme.
Reduz a tendência ao empenamento.
Facilita a solução de elementos de liga e carbetos.
Microestrutura resultante :
hipo eutetóide : ferrita e perlita fina 
eutetóide : perlita fina
hiper eutetóide : perlita fina e cementita
RECOZIMENTO
Objetivos :
remover tensões internas devidas a tratamentos mecânicos ( a frio ou a quente ) ;
diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade ;
modificar as propriedades mecânicas, como resistência e ductilidade ;
modificar características elétricas ou magnéticas ;
remover gases ;
eliminar os efeitos de quaisquer tratamentos térmicos anteriores.
1 – Recozimento Total ou Pleno 
Aquecimento até a região de austenitização (+/- 50°C acima de Tc), pelo temponecessário para solubilização do C e dos elementos de liga em . Segue-se resfriamento lento ( no ambiente de forno ).
Microestrutura resultante :
hipo eutetóide : ferrita e perlita grosseira
eutetóide : perlita grosseira
hiper eutetóide : perlita grosseira e cementita
Obs.: Perlita grosseira é uma estrutura ideal para melhorar a usinabilidade de aços com baixo e médio teor de carbono. Para aços com alto teor de carbono a perlita grosseira não é vantajosa, devendo-se obter a “esferoidita”. O recozimento pleno requer um tempo total longo, e pode ser substituído pelo recozimento cíclico.
2 – Recozimento Isotérmico ou Cíclico
Aquecimento nas mesmas condições para recozimento total ou pleno, seguido de um resfriamento rápido até uma temperatura situada dentro da porção superior do diagrama de transformação isotérmica, onde é mantido até a transformação completa . A seguir, o resfriamento até a temperatura ambiente pode ser rápido.
Microestrutura resultante :
A microestrutura final é mais uniforme que no recozimento pleno.
hipo eutetóide : ferrita e perlita grosseira
eutetóide : perlita grosseira
hiper eutetóide : perlita grosseira e cementita.
3 – Recozimento para Alívio de Tensões 
Aquecimento abaixo da região de austenitização ( ~ 500°C ) ; 
Manutenção da temperatura ; 
Resfriamento qualquer.
Microestrutura resultante :
Estrutura recristalizada ( grãos bastante finos )
4 – Recozimento em Caixa
Tratamento utilizado para proteção de grandes peças ou grande número de peças, impedindo que a superfície acabada seja oxidada. Aquecimento lento até 600° ~ 700°C.
5 – Esferoidização
Aquecimento e resfriamento subseqüente para produzir formas globulares ou esferoidais de Fe3C. 
Processamento :
Aquecimento a uma temperatura logo acima da temperatura de transformação , seguida de resfriamento lento ;
Aquecimento por tempo prolongado ( 12 a 15 horas ) a uma temperatura logo abaixo da temperatura de transformação (também chamado de “recozimento subcrítico” ) ;
Aquecimento e resfriamento alternados entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha de austenitização.
Microestrutura resultante :
aços de baixo e médio teor de carbomo : perlita grosseira de ótima usinabilidade ;
aços de alto teor de carbono : “esferoidita”.
TÊMPERA
Consiste no resfriamento rápido do aço de uma temperatura superior à de austenitização ( ~ 50° C acima) até a temperatura ambiente.
Objetivo :
Obtenção de estrutura martensítica, fazendo com que o resfriamento passe à esquerda do cotovelo da curva TTT, evitando assim a transformação da austenita.
Sob o ponto de vista de propriedades mecânicas, o objetivo é o aumento do limite de resistência à tração e da dureza, reduzindo a ductilidade e a tenacidade.
O aparecimento de tensões internas pode ser atenuado ou eliminado pelo revenido.
Em peças com grande secção, os elementos de liga retardam a transformação da austenita.
Quando as tensões internas ultrapassam o limite de escoamento do aço, ocorre deformação plástica e as peças empenam.
Microestrutura resultante :
Martensita ;
Bainita.
REVENIDO
Tratamento térmico que normalmente acompanha a têmpera .
O revenido deve ser realizado logo após a têmpera para diminuir a perda de peças por ruptura.
Na operação de revenido importa não só a temperatura do tratamento como também o tempo de permanência à temperatura considerada. ( A influência maior é verificada no início, diminuindo com intervalos de tempo maiores ).
Objetivo :
Alivia ou remove as tensões internas, corrige a excessiva dureza e fragilidade do material, aumentando a ductilidade e a resistência ao choque.
AUSTÊMPERA
Este tratamento tem substituído, em diversas aplicações, a têmpera e o revenido. É baseada nas transformações da austenita que podem ocorrer à temperatura constante ( tratamento isotérmico ).
Processamento :
Aquecimento dentro da faixa de austenitização ;
Resfriamento em banho mantido a uma temperatura constante, geralmente entre 260° - 400°C ;
Permanência no banho a essa temperatura para que a transformação da austenita em bainita seja obtida isotermicamente;
Resfriamento até a temperatura ambiente, geralmente em ar.
Microestrutura resultante :
Bainita – excelente ductilidade e resistência ao choque, dureza elevada , superiores à da martensita revenida.
Vantagens :
formar bainita diretamente da austenita à temperatura bem mais alta que à da martensita, gerando menores tensões internas, distorções, empenamentos ou fissuras.
Desvantagens :
Alguns aços demoram cerca de 24 horas ;
Aço 1080 – secção máxima das peças é de 5 mm.
Materiais aplicáveis :
Aços comuns, com 0,5 a 1,0 % de Carbono e mínimo de 0,6% de Mn ;
Teores elevados de carbono com pouco menos de 0,6% Mn ;
Pouco abaixo de 0,5% C, mas com Mn > 0,6% ;
Outras ligas ( séries 5100, 1300 a 4000 com C > 0,4 % ).
MARTÊMPERA
Tratamento usado, principalmente, para diminuir a distorção ou empenamento que se produz com o resfriamento rápido de peças de aço.
Processamento :
Aquecimento a uma temperatura dentro da faixa de austenitização ;
Resfriamento em óleo quente ou sal fundido, mantido à temperatura ligeiramente acima da faixa martensítica ;
Manutenção no meio de resfriamento, até que a temperatura através de toda secção se torne uniforme ;
Resfriamento ( geralmente em ar ) à velocidade moderada, de modo a prevenir grande diferença de temperatura entre as partes externa e interna da secção.
Microestrutura resultante :
Martensita – formada de maneira bastante uniforme através de toda secção da peça, evitando a formação excessiva de tensões residuais.
TÊMPERA SUPERFICIAL
Em grande número de aplicações de peças de máquinas, é mais conveniente o endurecimento superficial que o endurecimento total da têmpera normal.
 O endurecimento superficial pode ser produzido por :
Tratamento mecânico de superfície – encruamento ;
Tratamento químico da superfície do material ( revestimento – cromeação dura, etc. ) ;
Tratamento termoquímico ( cementação , nitretação, carbonitretação ) ;
Têmpera superficial .
Preferência da Têmpera Superficial X Têmpera Total :
Obtenção de superfícies duras e resistentes ao desgaste, o que seria impossível de endurecer convenientemente através de toda a secção ;
Obtenção de propriedades superficiais que não seriam indicadas para a secção inteira das peças ;
Obtenção de alta resistência ao desgaste e dureza na superfície com suficiente ductilidade e tenacidade no núcleo das peças .
Vantagens : 
Não exige fornos de aquecimento ;
É mais rápida que a têmpera comum ;
Não produz apreciável oxidação ou descarbonetação ;
Aquecimento por chama ou indução.
TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS
Visam o endurecimento dos aços pela modificação parcial de sua composição química nas secções que se deseja endurecer. Pode ser seguido de tratamento térmico.
Objetivo :
Aumentar a dureza e a resistência ao desgaste superficial, ao mesmo tempo em que o núcleo do material permanece dúctil e tenaz.
A aplicação de calor em um meio apropriado pode levar à alteração da composição química até uma profundidade que depende da temperatura do tratamento e do tempo de permanência nesta temperatura em contato com o meio em questão.
Tipos :
Cementação ;
Nitretação ;
Cianetação ;
Carbonitratação ;
Boretação.
POLÍMEROS
Compostos formados por uma cadeia de moléculas de alto peso molecular – macromoléculas.
Substâncias de elevada massa molecular, obtidas pela repetição , em longas cadeias, de uma mesma unidade molecular chamada monômero.
CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS
Quanto à composição :
homopolímeros - 1 mero :
....- A – A – A – A - ....
copolímeros - 2 meros :
....- A – B – A – B – A - ....
terpolímeros - 3 meros :
....- A – B – C – A – B –C - ....
Quanto à estrutura química :
lineares;
com ramificações ;
tridimensionais, com ligações transversais ou cruzadas.
Quanto ao seu comportamento ao ser aquecido :
termoplásticos ;
termofixos ;
não moldáveis.
Os polímeros podem apresentar moléculas sem ramificações ( polímeros lineares ) ou com ramificações. Essas ramificações podem simplesmente estar apensas a uma cadeia linear básica, ou promover a interligação de diferentes cadeias lineares, formando reticulados tridimensionais , ou com ligações cruzadas.
Essas configurações afetam certas propriedades, especialmente a fusibilidade e a solubilidade. Ao dificultarem a aproximação das moléculas, aumentam a resistência mecânica, dando um produto infusível e insolúvel.
VULCANIZAÇÃO DA BORRACHA
É o resultado de ligações cruzadas por enxofre. Sem enxofre, a borracha é mole, escoando por deformação viscosa nas proximidades da temperatura ambiente. Já com a ligação cruzada por enxofre, a borracha ganha em estabilidade mecânica, embora ainda mantendo a flexibilidade obviamente necessária.
	A borracha dura tem um largo percentual de enxofre e bem mais ligações cruzadas.
DEFORMAÇÃO DOS POLÍMEROS
	Aceitam deformações plásticas e elásticas, tal qual um metal.
	Como classe, tem menor módulo de elasticidade ( E ) que os metais, e podem ser deformados plasticamente mais facilmente que a média dos metais.
ELASTÔMEROS
	Polímeros com grande deformação elástica, em função da conformação retorcida
TERMOPLÁSTICOS
São materiais que requerem calor ( termo ) para se tornarem moldáveis ( plásticos ) e, uma vez resfriados, retêm a forma geométrica na qual foram moldados. Se forem novamente aquecidos, voltam a se tornar plásticos, podendo ser moldados em novas formas.
	Pertencem a essa classe os polímeros lineares ou lineares pouco ramificados, polímeros especiais com poucas ligações cruzadas. Quando o material é aquecido, essas cadeias fluem ou deslizam umas sobre as outras e se aglutinam quando o material é solidificado por resfriamento, sem rompimento significativo destas cadeias.
	A mistura física de 2 ou mais termoplásticos, sem qualquer reação química, objetivando um produto final de características adequadas, visando otimizar a relação custo / eficiência, denomina-se Blenda Polimérica.
Os termoplásticos podem ser divididos em 3 classes :
Plásticos comuns ou de massa (commodities) – são produzidos e consumidos em grande quantidade e têm custo baixo.
Ex.: PE, PS, PP, PVC 
Plásticos de engenharia (engineering resins) – mais nobres; com propriedades físicas e químicas diferenciadas e melhores .
Ex.: Poliacetais, poliamidas ( nylon) , policarbonatos e poliésteres
Plásticos de uso especial ( specialties) – pesquisados para fins específicos.
Ex.: Prevex , Ryton ( polisulfeto de fenileno)
Vantagens e Limitações no Uso de Termoplásticos
Vantagens :
peso ;
aparência superficial ;
qualidades ópticas ;
resistência química ;
flexibilidade ;
resistividade elétrica ;
resistência ao choque ;
condutividade térmica.
Limitações :
elevadas solicitações mecânicas localizadas ;
elevadas temperaturas de trabalho ;
investimento.
TERMOFIXOS
	São materiais que adquirem plasticidade por meio de calor ( termo ) , são moldados, e, ao se resfriarem retêm permanentemente a forma na qual foram moldados ( fixos ). Se forem aquecidos novamente, não mais amolecerão; e se a temperatura de aquecimento for suficientemente alta, serão destruídos, sem, contudo, voltar a adquirir plasticidade. É um processo não reversível.
	Os termofixos são originalmente fusíveis. Por aquecimento e sob pressão, eles passam com maior ou menor rapidez, pelos 3 estágios sucessivos: amolecem ( fundem ), fluem e depois endurecem, tornando-se definitivamente infusíveis. Essas transformações terminam quando se forma, pela cura térmica, um sólido insolúvel e infusível.
Propriedades dos Termofixos :
resistência química ;
resistência térmica ;
estabilidade dimensional ;
resistência à compressão – espumas rígidas;
isolamento térmico – espumas rígidas ;
insolúveis e infusíveis ;
propriedades elétricas superiores.
Limitações :
insolúveis e infusíveis ;
custo – moldagem cara ;
não se prestam a um alto nível de automatização.
ADITIVOS
Ingredientes adicionais, com finalidades variadas, misturados à resina, previamente à moldagem.
São os principais aditivos utilizados :
plastificantes ;
cargas ;
corantes e pigmentos ;
estabilizadores ;
lubrificantes ;
catalisadores ;
agentes de cura ;
agentes de esponjamento ;
retardantes de chama ;
agentes anti-estáticos .
PROCESSAMENTO DOS POLÍMEROS
1 – EXTRUSÃO 
 Essencialmente é uma bomba que fornece fluxo contínuo de material para um molde ou para algum processo subseqüente de moldagem.
A extrusão também é utilizada para misturar aditivos ( corantes, retardantes de chama, cargas ) nas resinas.
Vantagens : 
processo contínuo ;
alto volume de produção ;
baixo custo .
Limitações :
adequado somente para formatos simples de peças , e para objetos com secção transversal uniforme.
2 – INJEÇÃO
	Ao contrário da extrusão, a injeção não é um processo contínuo, apresentando peças de geometria complexa e secção transversal variável. Pela variedade de formato das peças, a injeção é o processo mais utilizado que qualquer outro.
Vantagens :
flexibilidade do processo ( termoplásticos e termofixos ) ;
alta reprodutibilidade ;
pequena variação dimensional ;
processo altamente automatizado.
Limitações :
alto custo das máquinas e moldes ;
alta quantidade de aparas ;
alto nível de competição.
3 – MOLDAGEM POR SOPRO
	Processo adequado para manufatura de garrafas e embalagens ocas.
Vantagens sobre outros processos :
menor custo dos moldes ;
peças com abertura estreita e corpos largos;
tempo de moldagem reduzido ;
produção de embalagens com volume variando de poucos milímetros a 450 litros.
MATERIAIS CERÂMICOS
São divididos em 3 classes :
Cerâmica Tradicional – pisos e revestimentos, sanitários, refratários, tijolos, louça de mesa, telhas e tubos ; etc
Cerâmica Avançada ou Fina – próteses, filtros cerâmicos, rotores e palhetas para turbinas, combustível nuclear, catalisadores, sensores, ferramentas de corte, substratos para circuitos eletrônicos ; etc
Vidros – cristais, lâmpadas, proteção RX, embalagens, fibras ópticas, próteses, indústria automobilística, cristais para laser ; etc
Tradicional – matéria-prima natural com pouco ou nenhum beneficiamento.
Avançada ou Fina – matéria-prima sintética ou com elevado grau de beneficiamento (pureza). 
Cerâmica Tradicional – Processamento
Cominuição
Homogeneização do pó
argila + água ( plasticidade ) + matéria-prima não plástica ( diminuir a plasticidade – reduzir a retração durante a secagem ) + fundentes
Mistura seca ou úmida 
Granulação
Conformação : 
prensagem seca ou semi-seca ;
extrusão ;
colagem ;
 moldagem
Sinterização ( queima ) :
mono-queima ;
bi-queima
Cerâmicas Avançadas – Processamento
Pureza máxima – matéria-prima com 99,9999% de pureza ( óxidos, sais, carbetos, nitretos, etc.)
Sem plasticidade – auxílio de aditivos como ligantes, lubrificantes e plastificantes.
Alta resistência mecânica, térmica, elétrica, inércia química, dureza, elevados pontos de fusão e várias propriedades químicas.
Síntese do pó :
química ;
carbotérmica ;
mecânica ( moinho de bolas – contaminação !);
freeze-drying ;
spray-drying .
Obs.: O tamanho da partícula está relacionado diretamente com a reatividade, afetando as propriedades mecânicas, ópticas, químicas.
Conformação :
prensagem ;
prensagem a quente ;
prensagem isostática a quente ;
injeção ( rotores de compressores – geometria complexa );
colagem ;
moldagem por colagem ;
moldagem por vibração;
tape casting.
Sinterização ( 80 a 90% da temperatura de fusão)
Acabamento – visa :
aumentar a precisão dimensional ;
polir a superfície.
COMPÓSITOS
 Definição : Material multifásico que exibe uma significante proporção de propriedades de cada fase constituinte, tal que a melhor combinação de propriedades é alcançada.
	Combinação de propriedades entre cerâmicas, metais e polímeros.
	As propriedades dos compósitos são função das propriedades dos constituintes das fases ( matriz e fase dispersa ), suas quantidades relativas e a geometria da fase dispersa ( ou seja, forma e tamanho das partículas, distribuição e orientação ).
 Classificação
	Os compósitos podem ser classificados em :
reforçados por partículas ;
reforçados por fibras ;
estruturais.
1 – Compósitos Reforçados por Partículas
Compósitos com partículas grandes ;
Compósitos com dispersão resistente.
A distinção está baseada nos mecanismos de reforço ou resistência.
2 – Compósitos Reforçados por Fibras
	São os mais importantes sob o aspecto tecnológico. Visam obtenção de alta resistência e/ou dureza.
	Fatores que influenciam :
comprimento da fibra ;
orientação da fibra ;
concentração das fibras .
CMP ► Compósitos com matriz polimérica. A matriz é uma resina polimérica, com fibras para reforço médio.
CMM ► Compósitos com matriz metálica. A matriz é um metal dúctil. O reforço aumentará a dureza específica, resistência à abrasão e à fluência, condutibilidade térmica e estabilidade dimensional.
Vantagens em relação ao CMP :
altas temperaturas de serviço ;
não são inflamáveis ;
alta resistência à degradação por fluidos orgânicos.
Desvantagens :
são mais caros.
CMC ► Compósitos com matriz cerâmica. 
Vantagens :
Resistentes à oxidação e deterioração a elevadas temperaturas.
Desvantagens :
disposição à fratura frágil.
3 – Compósitos Estruturais
	Não dependem só das propriedades dos constituintes, mas também da geometria dos vários elementos estruturais.
Laminados ;
Sanduíches .
►Exemplos clássicos de compósitos : 
CMC – WC - Co ; TiC – Co ( ferramentas de corte )
CPC – “carbon black” + elastômeros ( pneu – 15 a 30% em volume de “carbon black “)
CCC – asfalto, concreto
ELETROQUÍMICA E CORROSÃO
	Pode-se definir corrosão como a deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos. A deterioração representa alterações prejudiciais indesejáveis, sofridas pelo material, tais como desgaste, variações químicas ou modificações estruturais.
OXIDAÇÃO – REDUÇÃO
	Conceitos explicativos de oxi-redução 
antigo :
oxidação é o ganho de oxigênio por uma substância ;
redução é a retirada de oxigênio de uma substância .
em termos de elétrons :
oxidação é a perda de elétrons por uma espécie química ;
redução é o ganho de elétrons.
em termos de NOX ( número de oxidação ) :
oxidação é o aumento algébrico do número de oxidação ;
redução é a diminuição do NOX.
Oxidação (
NOX ( -5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5
					Redução (		
Comparando os conceitos, verifica-se que :
conceito antigo é restrito às reações em que há participação do oxigênio ;
aquele que define em termos de elétrons , é mais amplo, não se fixando em oxigênio, é de grande utilidade em corrosão ;
o conceito em termos de NOX, não se fixa nem na presença de oxigênio, nem em elétrons, sendo o mais geral.
Exemplo : H20 (g) + Cl20 (g) ( 2 H+1Cl-1(g) , analisando a equação:
H ( O.P.A – Oxidou, é agente redutor .( Oxidou, Perdeu elétron, Aumentou NOX).
Cl ( R.G.D – Reduziu, é agente oxidante . ( Reduziu, Ganhou elétron, Diminuiu NOX ).
	Os metais, geralmente, perdem elétron, sendo oxidados e agindo como agentes redutores:
M0 ( M+n + n e-1
PILHAS ELETROQUÍMICAS
	Quando se ligam 2 eletrodos através de um circuito metálico externo, obtém-se uma pilha eletroquímica. As pilhas eletroquímicas são dispositivos que permitem a transformação :
de energia química , liberada pelas reações redox que ocorrem nos eletrodos , em energia elétrica;
de energia elétrica, fornecida por fonte de corrente elétrica, em energia química, provocando reações de redox nos eletrodos.
No primeiro caso tem-se um processo espontâneo e no segundo houve necessidade de fonte externa de energia. Este último tipo é chamado de pilha eletroquímica.
	Componentes de uma pilha eletroquímica :
ânodo – eletrodo em que há oxidação ( corrosão ) , e onde a corrente elétrica, na forma de íons metálicos positivos, entra no eletrólito ;
eletrólito – condutor ( usualmente um líquido ) contendo íons que transportam a corrente elétrica do ânodo para o cátodo ;
cátodo – eletrodo onde a corrente elétrica sai do eletrólito ou o eletrodo no qual as cargas negativas (elétrons) “entram” na solução, provocando reações de redução ;
circuito metálico – ligação metálica entre o ânodo e o cátodo por onde escoam os elétrons no sentido ânodo-cátodo.
Retirando –se um desses componentes destrói-se a pilha e, conseqüentemente, cessa a corrosão.
Tipos de Pilhas :
Pilhas de eletrodos metálicos diferentes ;
Pilhas de concentração :
concentração iônica ;
aeração diferencial.
Pilhas de temperaturas diferentes .
FORMAS DE CORROSÃO
	Os processos de corrosão são considerados reações químicas heterogêneas ou reações eletroquímicas que se passam geralmente na superfície de separação entre o metal e o meio corrosivo.
	A corrosão é um modo de destruição do metal, progredindo através de sua superfície. 
A corrosão pode ser :
uniforme ;
por placas ;
alveolar ;
puntiforme (*) ;
intergranular ou intercristalina (*) ;
intragranular ou transcristalina (*) ;
filiforme ;
por esfoliação.
(*) As formas de corrosão localizadas são mais prejudiciais aos equipamentos.
Fatores que estão envolvidos nos casos de ataque localizado :
relação área anódica / área catódica ;
aeração diferencial ;
variação de pH ;
produtos de corrosão presentes.
Entre as heterogeneidades que podem originar ataque localizado, podem ser citadas aquelas relacionadas com :
Material metálico – composição, presença de impurezas, tratamentos térmicos ou mecânicos, condições de superfície (películas ou descontinuidades), depósitos, frestas e diferentes metais em contato.
Meio corrosivo – composição química, diferenças em concentração, aeração, temperatura, velocidade e pH, teor de oxigênio, sólidos em suspensão, condições de imersão e movimento relativo entre o material metálico e o meio.
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS
1 – Deformação 
►Deformação elástica – não é permanente. Uma vez cessados os esforços, o material volta à sua forma original. A magnitude da deformação elástica é muito pequena. Para muitos materiais metálicos ela não excede o valor 0,005 . Em termos atomísticos, a deformação elástica pode ser visualizada como decorrência do “estiramento” das ligações químicas, provocando pequenas alterações nos espaçamentos interatômicos.
► Deformação plástica – é permanente. Uma vez cessados os esforços, o material recupera a deformação elástica, mas fica uma deformação residual plástica, não voltando mais à sua forma original. Do ponto de vista atômico, a deformação plástica corresponde à quebra das ligações químicas formadas entre átomos vizinhos imediatos e o restabelecimento dessas ligações com novos vizinhos, à medida que inúmeros átomos ( ou moléculas ) se deslocam uns em relação aos outros. Para os sólidos cristalinos, a deformação plástica ocorre através de um processo denominado escorregamento, que envolve o movimento de discordâncias. 
2 – Módulo de Elasticidade ( ou de Young )
	É a razão entre a tensão  ) e a deformação reversível ( e ) :		
E = e [ kgf / mm² ]
	O módulo elástico é uma medida das forças de ligação interatômicas, o que está relacionado à rigidez do material.
3 – DuctilidadeIdentifica a quantidade de deformação relativa permanente anterior à fratura. Pode ser expressa em relação ao alongamento percentual que ocorre em relação à base de medida ou em relação à estricção que ocorre na seção de fratura. Materiais altamente dúcteis apresentam grande estricção.
		Estricção = ( Ai – Af ) / Ai
4 – Resistência
	É uma medida do nível de tensão requerido para fazer com que um material seja rompido.
	A capacidade de um material resistir ao estabelecimento de sua deformação plástica é chamada de resistência ao escoamento ( y ). O limite de resistência (t ) é dado pela relação entre a força máxima suportada pela área inicial da secção transversal do espécime.
	A tensão verdadeira é dada pela força atuante dividida pela área real da seçção fraturada. Como há estricção, a tensão verdadeira de fratura (v ) será sempre maior que a tensão de ruptura (t ) , que se refere à área inicial. 
5 – Dureza
	É definida como a resistência de um material à penetração em sua superfície. Como era de se esperar, a dureza e a resistência de um material estão intimamente relacionadas. 
Dureza Brinell ( HB ) – penetrador esférico ;
Dureza Rockwell ( HR ) – penetrador cônico ;
Dureza Vickers ( HV ) – penetrador piramidal de diamante.
6 – Tenacidade
	É a medida da energia requerida para a ruptura de um material.
	A resistência é a medida da tensão requerida para a ruptura de um material.
	A tenacidade está intimamente relacionada com a área sob a curva tensão x deformação.
	Um material dúctil com a mesma resistência de um não dúctil requererá maior energia para romper, sendo mais tenaz.
FALHA E DEGRADAÇÃO DOS MATERIAIS
	As falhas nos materiais de engenharia são indesejáveis em função :
segurança ;
economia ;
interferência na qualidade dos produtos e serviços.
As causas mais usuais para a falha são :
a escolha imprópria do material e/ou do processo ;
desenho inadequado dos componentes.
1 - FRATURA
	A fratura simples é a separação do corpo em 2 ou mais pedaços, em resposta à aplicação de uma carga estática ( tração, compressão, torção ou cisalhamento ) e a temperaturas menores que o ponto de fusão do material.	
Dois tipos de fratura são possíveis :
frágil ;
dúctil.
A classificação é baseada na habilidade do material de sofrer deformação plástica.
2 - TESTE DE IMPACTO
	Verifica-se a característica de fratura do material. O teste de Charpy e Izod para material entalhado é utilizado para verificar a tenacidade do material.
	Uma das funções primárias deste teste é determinar se um material pode sofrer transição frágil-dúctil com a diminuição de temperatura; e, se isso ocorrer, qual a faixa de temperatura em que isso ocorre.
3 - FADIGA
	É uma falha que ocorre em estruturas sujeitas a carregamento dinâmico e cíclico (pontes, aeronaves, componentes de máquinas) . Nessas circunstâncias (carregamento cíclico) é possível que a fratura ocorra num nível de tensão consideravelmente menor que a resistência ao escoamento ou resistência mecânica para um carregamento estático.
	O termo fadiga é usado porque o tipo de fratura ocorre após um período de prolongado carregamento cíclico.
	Fadiga é importante porque é a maior causa das falhas nos metais, estimada em 90%. Além do que, é uma incidência catastrófica, ocorrendo muito repentinamente, sem nenhum aviso.
► Fatores que afetam a vida útil do material :
Tensão média – quanto maior a tensão média aplicada no processo cíclico, menor a vida útil do material.
Efeitos superficiais - - desing ( entalhes, descontinuidades, etc. )
 - tratamento superficial .
Efeitos ambientais - - fadiga térmica ;
 - fadiga por corrosão .
4 - FLUÊNCIA
	Pode ser definida como uma deformação contínua com a passagem do tempo, em materiais sujeitos a uma tensão constante. Esta deformação ‘r plástica e ocorre mesmo que a tensão atuante esteja abaixo do limite de escoamento do material.
	A fluência é vista como um fenômeno de altas temperaturas, pois a taxa de fluência aumenta com a temperatura para T > 0,4 P.F. .
	
Quando um material metálico é tensionado de forma adequada, origina-se de imediato uma deformação elástica, que é seguida por uma deformação plástica, que ocorre em 3 estágios :
fluência primária ou transiente – iniciando-se com uma velocidade rápida que diminui com o tempo, à medida que o encruamento prossegue ;
fluência secundária ou permanente – a velocidade de deformação é completamente uniforme e passa por seu menor valor ;
fluência terciária – a velocidade de deformação aumenta rapidamente até que ocorra a fratura. Este estágio coincide com o empescoçamento da peça.
A taxa de fluência está relacionada com a tensão ou temperatura que o material está submetido. A baixas tensões e/ou temperaturas, pode ocorrer alguma fluência primária, mas essa cai a um valor desprezível no estágio secundário e presume-se que é devido ao encruamento do material. Com um aumento das tensões e/ou temperaturas a taxa de fluência secundária também aumenta, levando à fluência terciária e, inevitavelmente, à fratura.