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DISCIPLINA: SELEÇÃO DE MATERIAIS DAMIÃO JOAQUIM DA ROSA LUCAS PYLES DIEGO LOPES PROF: GISÉLIA SUPER-LIGAS NÍQUEL E FERRO O termo superliga foi utilizado pela primeira vez logo após a segunda guerra mundial para descrever um grupo de ligas desenvolvidas para aplicações que requerem alto desempenho, combinando alta resistência mecânica e alta resistência à corrosão em temperaturas elevadas (acima de 650 ºC). Esses materiais possuem temperaturas de serviço da ordem de 85% do seu ponto de fusão, além de possuírem alta condutividade térmica, baixa expansão térmica, estabilidade metalúrgica, alta resistência ao ataque ambiental, excelente resistência à fluência, à fadiga térmica e mecânica, boa ductilidade e boa resistência a corrosão em temperaturas altas de operação As aplicações típicas nas indústrias aeroespacial, das turbinas a gás industriais e de turbinas marinhas, por exemplo nas lâminas de turbinas para secções quentes de motores a jato, e válvulas de motor bimetálicas usadas em aplicações diesel e automóveis. Superligas são à base de ferro, níquel ou cobalto, contendo cromo para resistência à oxidação e a à corrosão, bem como outros elementos para resistência mecânica em temperatura elevada. Tradicionalmente, são consideradas as ligas para emprego a temperaturas superiores à aproximadamente 540ºC. Para uso acima de 600ºC, normalmente, três grupos de materiais são considerados: - Aços austeníticos para alta temperatura - Superligas endurecidas por solução sólida - Superligas endurecidas por precipitação Classificação das superligas Diagrama de fase Fe-Ni Níquel Estrutura CFC - Alguns elementos formam a fase `` - Carbonetos nos contornos de grão - Ligas NiCr e NiMo - Adição de Co reduz a solubilidade de outros elementos e promove a precipitação - Adição de Al e Ti promovem a formação do precipitado ’ Ligas de Ni: Ligas de Ni: Ni-Cr (inconel) resistência a oxidação Ni-Fe (permalloy), magnéticas (6 ,9 M P a ) Ni-Mo (hastelloy) Outras superligas Resistência a temperaturas elevadas Metalografia das ligas de Níquel Monel, Inconel, Incoloy, Nimonic Devido as elevadas propriedades mecânicas estas ligas podem ser divididas em duas classes: Ligas trabalhadas termo-mecanicamente (Wrougth Alloys) Forjadas e Laminadas Com ou sem Tratamentos Térmicos Ligas não trabalhadas termo-mecanicamente Fundição de Precisão Monocristalinas Solidificação Direcional MONEL (Ligas de Ni-Cu) INCONEL (Ligas de Ni-Cr-Fe) Superligas são à base de ferro, níquel ou cobalto, contendo cromo para resistência à oxidação e à corrosão, bem como outros elementos para resistência mecânica em temperatura elevada. Tradicionalmente, são consideradas as ligas para emprego a temperaturas superiores à aproximadamente 540ºC. Para uso acima de 600ºC, normalmente, três grupos de materiais são considerados: - Aços austeníticos para alta temperatura - Superligas endurecidas por solução sólida - Superligas endurecidas por precipitação As ligas mais utilizadas neste processo são Ferro Manganês, Ferro Silício e Ferro Cromo. Cada elemento agrega propriedades diferentes ao aço como aumento de sua dureza, resistência a corrosão e maior maleabilidade. » O ferro cromo é utilizado na produção de aços resistentes à corrosão, aços de alta liga e aços inoxidáveis. Os aços inoxidáveis são utilizados nas indústrias químicas, automobilística, celulose, petróleo, linha branca e de alimentos; » A produção de ferro cromo está diretamente ligada à produção dos aços inoxidáveis; Características: Resistentes à Corrosão Resistentes à alta Temperatura Produtos: Este agrupamento de ferro ligas inclui ferro nióbio (FeNb), ferro silício magnésio (FeSiMg), ferro silício zircônio (FeSiZr), ferro molibdênio (FeMo),ferro vanádio (FeV), ferro titânio (FeTi), ferro tungstênio (FeW), inoculantes e outras ligas especiais; Evolução da capacidade de resistência à fluência das superligas a elevadas temperaturas durante 60 anos, desde o seu surgimento, na década de 1940. Incoloy Incoloy 800, 800H, e 800HT são ligas de níquel-ferro-cromo com boa resistência mecânica e excelente resistência à oxidação e carburação em alta temperatura. Estas ligas de aço de níquel são idênticos, exceto para o nível mais elevado de carbono em 800H liga leve, e da adição de até 1,20 por cento e de alumínio de titânio em liga 800HT. Esta modificação era controlar carbono (0,05-0,10%) e tamanho de grão para otimizar as propriedades de ruptura de estresse. Incoloy 800 é utilizado principalmente em aplicações com temperaturas de até 595 °C. Já as ligas 800H e 800HT são normalmente utilizadas em temperaturas acima de 600°C, onde a resistência à deformação e ruptura é necessária . Incoloy CARACTERÍTICAS: Densidade 7,9 g/cm³ Resistência em altas temperaturas Resistente à oxidação e carburação em ambientes de alta temperatura. Boa resistência à corrosão em muitos ambientes ácidos. Boa resistência a muitas atmosferas contendo enxofre APLICAÇÕES: Válvulas, acessórios e outros componentes expostos a ataques corrosivos de 590 - 900 °C. Fornos industriais. Equipamento para tratamento térmico. Equipamentos de processamento químico e petroquímico. Vasos de pressão. Trocadores de calor. A286 é uma superliga de base ferro, útil para aplicações que requerem alta resistência à corrosão até 704°C e menor tensão em aplicações de alta temperatura. Uso específico inclui monoblocos de motores a jato, peças e fixadores. Possui estrutura austenítica que pode ser endurecido por envelhecimento, processo que proporciona um alto nível de resistência. A liga também é usada para aplicações que requerem ductilidade e alta resistência em baixa temperatura e pode também ser utilizada para moderadas aplicações de corrosão em soluções aquosas. A286 CARACTERÍTICAS: Densidade 7,92 g/cm³ Pode ser envelhecido Resistente à corrosão e ao calor APLICAÇÕES: Turbinas de propulsão a jato Fixadores e peças para prospecção e refino de petróleo Peças de válvulas para aplicações criogênicas Liga 901 A liga 901 é uma superliga que contém o titânio e o alumínio para o endurecimento por precipitação. A liga 901 tem resistência a temperaturas elevadas, aproximadamente 600°C. Tem um índice de ferro substancial que permite a liga de combinar sua resistencia com as boas caraterísticas do forjamento Usos e aplicações típicas A liga 901 é de uso geral para discos, eixos, anéis, embalagens e selos do motor de turbina a gás. INOVAÇÃO Entre 2010 e 2012, o engenheiro metalúrgico Carlos José Bandeira de Mello Joia, o Joia, e sua equipe concluíram, em parceria com a indústria metalúrgica internacional, o desenvolvimento do aço inoxidável 17 Cromo (aço inoxidável projetado para revestir as paredes de poços e colunas de produção do pré-sal), e a avaliação da adequação do uso do aço inoxidável Super Martensítico 13Cr (utilizada nos materiais para colunas de produção e revestimento) para as condições do pré- sal. As duas ligas já foram aplicadas em campos do pré-sal na costa sudeste do Brasil, gerando uma economia de US$ 300 milhões à Petrobras. CONCLUSÃO Concluímos que as evoluções tecnológicas não param e que o mecanismo principal para sua evolução é a necessidade, por vários motivos, desde redução de custos até mesmo por motivo estéticos. http://www.abrafe.ind.br/ http://www.sindiextra.org.br/arquivos/2012_02_14_00_50_16_Ferro_Ligas.pdf http://www.villaresmetals.com.br/pt/Produtos/Ligas-Especiais/Resistentes-a-alta-Temperatura http://www.forzadobrasil.com.br/ferroligas.php http://www.realum.com.br/incoloy.phphttp://www.petrobras.com/pt/magazine/post/superligas-para-o-pre-sal.htm Fontes bibliográficas: FIM
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