Ligas Ferrosas Metalicas (1)

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Ana Carolyne Xavier;
André Henrique;
Carolina Maria;
Juliano Augusto;
Luana Teixeira;
Luiz Guilherme Rambaldi;
Mayara Vilas Boas;
Maria Donizetti Evangelista;
Pedro
Tayná Silva
INTEGRANTES
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Ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas que contêm dois ou mais elementos químicos sendo que pelo menos um deles é metal.
Apesar da grande variedade de metais existentes, a maioria não é empregada em estado puro, mas em ligas com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa, entre outras coisas, a reduzir os custos de produção.
Ligas Metálicas Ferrosas
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Na liga metálica ferrosa, o ferro é o constituinte principal. Essas ligas são importantes como materiais de construção em engenharia. As ligas ferrosas são extremamente versáteis, no sentido em que elas podem ser adaptadas para possuir uma ampla variedade de propriedades mecânicas e físicas. A desvantagem dessas ligas é que elas são muito suscetíveis à corrosão. Temos como principais exemplos: 
Aço;
Ferro fundido;
Aço Corten.
Ligas Metálicas Ferrosas
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Aços são ligas ferro-carbono que se diferenciam entre si por conterem em sua composição diferentes teores de carbono ou a presença de outros elementos de liga. Suas propriedades mecânicas variam de acordo com a concentração de carbono em sua composição, geralmente inferior a 1% (PAVANATI, Henrique César; 2015);
Empregado na fabricação de bens de consumo e bens de produção, nas indústrias, na fabricação de máquinas, veículos automotores, na construção civil;
AÇOS
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O aço pode ser classificado como um material de baixa liga ou alta liga. Ou seja:
Baixa liga - Aços que contêm elementos de liga (Cr, Ni, Mn, V, Mo, etc.) em teores totais menores que 8%. Os aços com alto teor de carbono estão incluídos nessa classificação. 
Alta Liga - Aços com teores totais de elementos de liga maiores que 8%. Cerca de 20 elementos de liga, além do carbono, são utilizados na composição química dos aços com o intuito de melhorar suas propriedades. São eles: manganês, silício, alumínio, níquel, etc. Muitos desses elementos são adicionados simultaneamente para alcançar propriedades específicas. Os aços utilizados na construção de ferramentas e os inoxidáveis são exemplos de aços de alta liga.
CLASSIFICAÇÃO
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Em função da variação de carbono que compõe os tipos de aços, temos: Aços com baixo teor de carbono (inferior a 0,25%), médio teor de carbono (entre 0,25 e 0,60%) e com alto teor de carbono (entre 0,60 e 1,4%) que será um dos focos do trabalho.
Definição:
Aço que contém mais de 0,6% de carbono;
Aços alto carbono possuem maior resistência e dureza; 
Menor ductilidade;
Quando temperados são frágeis. 
AÇO DE ALTO CARBONO
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ESTRUTURA DO AÇO COM ALTO CARBONO
Composta por perlita;
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Aplicações:
Talhadeiras
Folhas de serrote
Martelos 
Facas
AÇO DE ALTO CARBONO
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Nos aços carbono comuns, os elementos Carbono e Manganês tem influência no controle da resistência, ductilidade e soldabilidade.
Conferem propriedades especiais como:
Resistência à corrosão
Estabilidade à baixas e altas temperaturas
Controlam o tamanho de grão
Melhoram a conformabilidade
Melhoram as propriedades elétricas e magnéticas
Diminuem o peso (relativo à resistência específica)
COMUM
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COMUM
Elementos de liga:
Cromo (Cr)
Níquel (Ni)
Vanádio (V)
Molibdénio (Mo)
Tungstênio (W)
Cobalto (Co)
Boro (B)
Cobre (Cu)
Magnésio (Mn), Silício (Si) - residuais
Fósforo(P), Enxofre (S) - residuais
FIGURA – MAGNÉSIO
FONTE: TABELA PERIÓDICA COMPLETA.
FIGURA – TUNGSTÊNIO
FONTE: TABELA PERIÓDICA COMPLETA.
FIGURA – ENXOFRE
FONTE: TABELA PERIÓDICA COMPLETA.
FIGURA – CROMO
FONTE: TABELA PERIÓDICA COMPLETA.
FIGURA – SILÍCIO
FONTE: TABELA PERIÓDICA COMPLETA.
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Elementos e suas aplicações:
Níquel
Aumenta a resistência ao impacto (2-5% Ni) 
Aumenta consideravelmente a resistência à corrosão em aços baixo carbono (12-20% Ni)
Com 36% de Ni (INVAR) tem-se coeficiente de expansão térmica próximo de zero.
Usado como sensores em aparelhos de precisão. 
COMUM
FIGURA – PROJETO DE APARELHO DE ALTA PRESSÃO.
FONTE: INFRARED
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Elementos e suas aplicações:
Tungstênio
Mantém a dureza a altas temperaturas;
Forma partículas duras e resistentes ao desgaste à altas temperaturas;
Presente em aços para ferramentas.
COMUM
FIGURA – FERRAMENTAS COM A PRESEN ÇA DE AÇO.
FONTE: SOLUÇÕES INDUSTRIAIS
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Elementos e suas aplicações:
Silício
Células fotovoltaicas.
Um material semicondutor e se há um interesse muito especial na indústria eletrônica e microeletrônica, como material básico para a produção de transistores para chips, células solares e em diversas variedades de circuitos eletrônicos.
COMUM
FIGURA – CÉLULAS FOTOVOLTAICAS
FONTE: ENERGIA SOLAR
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APLICAÇÕES GERAIS:
Os aços-liga, por serem uma família bastante ampla de diferentes tipos de aços com propriedades bastante distintas, encontram aplicações igualmente vastas.
 Podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica.
COMUM
FIGURA – APLICAÇÕES
FONTE: DEM/PUC RS
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Definição:
 O aço ferramenta representa uma importante fatia do segmento de aços especiais. Produzido e processado para atingir um alto grau de qualidade;
Este tipo de aço se caracteriza pela elevada dureza e resistência à abrasão. Tem boa tenacidade e mantém as propriedades de resistência mecânica mesmo sob elevadas temperaturas. Tais características são obtidas com a adição de altos teores de carbono e ligas como cromo. A maior parte dos aços ferramenta é forjada. Outra parte é produzida por fundição de precisão ou por metalurgia do pó.
AÇO FERRAMENTA
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Aplicações:
 O aço ferramenta é empregado na fabricação de matrizes, moldes, ferramentas de corte intermitente e contínuo, ferramentas para conformação de chapas, corte a frio e componentes de máquinas. Abastecem os segmentos de autopeças, automobilístico, eletroeletrônico.
 A indústria trabalha com uma gama reduzida de opções. São preferidos aqueles que possuem Melhores propriedades e desempenhos , por exemplo, os aços AISI H13, AISI D2 e AISI M2
AÇO FERRAMENTA
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São divididos em diferentes tipos, de acordo com sua aplicação e características. São eles:
AÇO RÁPIDO;
AÇOS PARA TRABALHOS A QUENTE;
AÇO PARA DEFORMAÇÃO A FRIO;
AÇOS RESISTENTES AO CHOQUE;
AÇOS PARA MOLDAGEM;
AÇO FERRAMENTA
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Propriedades:
Genericamente pode-se dizer que existe um elenco de propriedades desejáveis para os aços ferramenta. Entre estas propriedades destacam-se:
Dureza: O modelo com baixo teor de carbono, que contém entre 0,05 e 0,25% do elemento, é tipicamente a variedade mais macia encontrada entre os diversos tipos de ligas, embora possa ser endurecido por meio de um processo conhecido como cementação
Resistência ao desgaste: O desgaste ocorre pelo deslocamento ou pelo arrancamento de partículas metálicas de uma superfície metálica. Esses efeitos podem ser causados pelo contato de uma superfície metálica contra outra não metálica ou de uma superfície metálica contra líquidos ou gases em movimento. 
AÇO FERRAMENTA
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Propriedades:
Tenacidade: A tenacidade é a capacidade de absorver energia sem ruptura, em geral uma característica desejável para ferramentas e matrizes. Uma confusão comum ao termo tenacidade é achar que um material tenaz é também um material duro.
AÇO FERRAMENTA
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Propriedades:
Tamanho de Grão: Geralmente é preferível um tamanho de grão pequeno, ou granulação fina, pois esta microestrutura é associada com características mecânicas superiores.
Temperabilidade: A temperabilidade de um aço pode ser entendida como
a capacidade de endurecimento.
Usinabilidade: É a facilidade com que o material pode ser cortado, torneado, fresado ou furado sem prejuízo de suas propriedades mecânicas. 
Resistência ao revenido: Tratamento térmico utilizado no aço para corrigir inconvenientes decorrentes da têmpera portanto, é sempre aplicado posteriormente a ela.
AÇO FERRAMENTA
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Aço inoxidável é uma liga ferro- carbono(aço), e possui como principal características, a resistência a corrosão, mesmo em ambientes com alta temperatura ou em temperaturas muito baixas.
O que é o Aço inoxidável?
Figura: Aço inox
Fonte: Núcleo Inox 
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Os aços inoxidáveis se acrescenta um percentual de 10,5% de cromo. Este teor de cromo tem como objetivo propiciar a formação de um filme passivo de proteção na superfície do aço inoxidável.
Aplicação do Cromo 
Figura: Diferença entre aço- carbono e aço inoxidável. 
Fonte: Núcleo Inox
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Assim, como o cromo outros elementos de liga podem ser adicionados ao aço inoxidável a fim de produzir propriedades diferentes. Como: 
Níquel
Molibdênio
Titânio
Nióbio
Outros elementos da liga
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Cromo: Melhora a resistência á corrosão;
Molibdênio: Melhora a resistência á corrosão causadas por cloretos e pela poluição;
Níquel: Melhora a ductilidade, dureza e soldabilidade.
Efeito dos principais elementos da liga
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A classificação do aço inoxidável é de acordo com a estrutura cristalina predominante na liga em temperatura ambiente. São classificados como:
Aço Inoxidável Martensíticos
Aço Inoxidável Ferríticos
Aço Inoxidável Austeníticos
Aço Inoxidável Duplex (Austeníticos e Ferríticos)
Classificação do aço inoxidável
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Martensíticos:
Os aços inoxidáveis martensíticos possui uma estrutura similar aos ferríticos com uma estrutura cristalina “tetragonal de corpo centrado”. Devido a adição de carbono, podem ser endurecido e a resistência aumentada pelo tratamento térmico. Aumentando o teor de carbono aumenta o potencial da resistência e dureza mas diminui a ductilidade e tenacidade. Estes aços tem melhor tenacidade, soldabilidade e resistência à corrosão.
INOXIDÁVEL
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Ferríticos :
Os aços inoxidáveis ferríticos tem uma estrutura cristalina cubico de corpo centrado, que é o mesmo do ferro puro a temperatura ambiente, entretanto não são endurecíveis pelo tratamento térmico e possui algumas limitações na tenacidade, conformabilidade e soldabilidade em comparação aos austeníticos. 
INOXIDÁVEL
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Austeniticos:
Os aços inoxidáveis austeníticos são os maiores, em termos de número de ligas e de utilização. Como os ferríticos, os austeníticos não podem ser endurecidos por tratamento térmico, tendo o nível de teor de carbono restrito, mas as adições principalmente de níquel muda a estrutura em temperatura ambiente para arranjo atômico cúbico de face centrado. 
INOXIDÁVEL
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Dúplex:
Os aços inoxidáveis dúplex tem uma estrutura mixta de austenita e ferrita e como resultado tem características desses tipos básicos. Uma composição química típica tem 22% de cromo, 5% de níquel e 3% molibdênio com pequena adição de nitrogênio. 
INOXIDÁVEL
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Equipamentos para indústria alimentícia;
Partes de Maquinário;
Arquitetura e exteriores;
Utensílios domésticos.
APLICAÇÕES DOS AÇOS
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REFERÊNCIAS
MARIA, E. Classificação dos aços. DEM – PUC. Rio Grande do Sul. Acesso: 29/out
DOMINGOS, F. Aços Estruturais. Aços e Ferros Fundidos. 7º edição, Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, pág. 22. 2002 .
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