Aula 02 Ligas não ferrosas (Cu, Al, Mg & Ti)

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Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia - ICET 
Materiais de Construção Mecânica Aplicada - MCMA
Aula 02 – Ligas não Ferrosas + FoFo e Inox
Agosto de 2017
Professor: Ms. Winston F. de L. Gonçalves
Referências:
Callister, W. “Engenharia e Ciências dos Materiais: Uma introdução” LTC Editora, 5ª Edição, 2002.
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Aço Inox
Aço Inox
Aço Inox
Ferros Fundidos
Ferro Fundido
Ferro Fundido Branco: Para ferros fundidos com baixo teor de silício (< 1% em peso de Si) e sob altas taxas de resfriamento, a maior parte do carbono permanecerá como cementita em vez de grafita. Uma superfície de fratura desta liga tem aparência branca e, por isso, chamada de ferro fundido branco. Como consequência dos grandes teores da fase cementita em vez de grafita, o ferro fundido branco é extremamente duro e muito frágil, a ponto de ser praticamente impossível usiná-lo. Seu uso é limitado a aplicações que necessitam uma superfície muito dura e resistente ao desgaste e de pouca ductilidade. Geralmente, o ferro fundido branco é usado como um intermediário na produção do ferro fundido maleável.
Ferro Fundido
Ferro Fundido Cinzento: As quantidades de carbono e silício variam entre 2,5 a 4% e 1 a 3%, respectivamente. Para muitos desses ferros fundidos, a grafita existe na forma de veios, os quais são normalmente envoltos por uma matriz de ferrita α ou perlita. Devido aos veios de grafita, a superfície fraturada tem aparência cinza, da qual o nome é derivado. Em termos mecânicos, o ferro fundido cinzento é comparativamente fraco e frágil sob tração. 
São classificados pela sua resistência a tração. Desta forma, os ferros fundidos cinzentos são identificado por FC-XXX, onde as letras FC referem-se a liga de ferro fundido cinzento, e XXX são três dígitos numéricos referentes a resistência a tração em MPa. Desta forma um ferro fundido cinzento de 400 MPa de resistência à tração pode ser identificado por FC-400.
Ferro Fundido
Ferro Fundido Nodular: Ao adicionar uma pequena quantidade de magnésio e ou cério na composição do ferro fundido cinzento (líquido) antes de moldá-lo, produz-se uma microestrutura distinta e um conjunto de propriedades mecânicas diferenciadas. A grafita ainda é formada, mas como nódulos ou partículas de formato esférico em vez de veios. A matriz em volta destas partículas pode ser perlita ou ferrita, a depender do tratamento térmico.
São identificado por FE-XXXYY, onde as letras FE referem-se a liga de ferro fundido nodular, XXX são três dígitos númericos referentes a resistência a tração em MPa e YY referem-se ao percentual de alongamento. Desta forma um ferro fundido nodular de 420 MPa de resistência à tração e 12% de alongamento pode ser identificado por FE-42012.
Ferro Fundido
Ferro Fundido Maleável: Ao aquecer o ferro fundido branco a temperaturas entre 800 e 900oC por um período de tempo prolongado e sob atmosfera neutra (para prevenir a oxidação) faz-se com que a cementita se decomponha, formando grafita. A grafita formada tem o aspecto de aglomerados ou nódulos envoltos por uma matriz de ferrita ou perlita, a depender da taxa de resfriamento.
Ferro Fundido
Ferro fundido maleável de núcleo preto: Obtido pelo aquecimento do ferro fundido branco a cerca de 900oC, em atmosfera neutra, seguido de resfriamento controlado; a estrutura consiste de grafita com matriz ferrítica ou perlítica. 
A forma de classificação é semelhande ao FoFo nodular, sendo identificados por FMP-XXXYY, onde as letras FMP referem-se a liga de ferro fundido maleável de núcleo preto, XXX são três dígitos númericos referentes a resistência a tração em MPa e YY referem-se ao percentual de alongamento. Desta forma um ferro fundido maleável de nucleo preto de 350 MPa de resistência à tração e 12% de alongamento pode ser identificado por FMP-35012.
Ferro Fundido
Ferro fundido maleável de núcleo branco: Obtido pelo tratamento térmico de descarbonetação do ferro branco, resultando em um produto isento de grafita, o tratamento é sob atmosfera oxidante, fazendo com que o carbono seja expelido. 
A forma de classificação é igual ao de núcleo preto, sendo identificados por FMBS-XXXYY, onde as letras FMBS referem-se a liga de ferro fundido maleável de núcleo branco, XXX são três dígitos númericos referentes a resistência a tração em MPa e YY referem-se ao percentual de alongamento. Desta forma um ferro fundido maleável de nucleo preto de 380 MPa de resistência à tração e 12% de alongamento pode ser identificado por FMBS-38012.
Ferros Fundidos
Ligas de Cobre
Classificação das ligas de Cu segundo Copper Development Association 
C1xxxx - Cu puro e ligas ricas em Cu 
C2xxxx - latões (ligas CuZn) 
C3xxxx - latões com Pb (ligas CuZnPb) 
C4xxxx - latões com Sn (ligas CuZnSn) 
C5xxxx - bronzes (ligas CuSn) 
C6xxxx - bronzes ao Al (CuSn), ao Si (ligas CuSi) e outros latões 
C7xxxx - ligas CuNi e CuNiZn 
Nota: há outras designações para ligas de fundição 
Ligas de Cobre - Latões
Os latões são ligas CuZn com um teor em Zn até 40%.
Apresentam boa resistência mecânica e à corrosão. As propriedades dependem do teor em zinco. 
Podem conter elementos adicionais como Sn, Al, Si, Mn, Ni, Pb, estas adições raramente excedem 4%.
Influência do Zn no cobre: 
Aumenta a resistência mecânica 
Aumenta a ductilidade (até cerca de 30% de Zn) 
Baixa o ponto de fusão 
Baixa o preço 
Baixa a condutibilidade eléctrica e térmica 
Baixa a resistência à corrosão 
Zn < 20% - cor avermelhada - latões vermelhos 
Zn > 20% - cor amarelada - latões amarelados
Ligas de Cobre - Latões
Adições de 1 a 10% de Sn ao Cu.
Resistência mecânica mais elevada que a dos latões.
Resistência à corrosão também superior.
Mais caros.
Ligas de Cobre - Bronze
Ligas de Cobre - Cupro Níquel
Adições até 65% de Ni (cobre branco) 
Muito resistentes em ambiente marinho, aplicando-se em hélices 
Também no fabrico de moedas (1/2, 1/4 e 1/10 dólar)
Ligas de Cobre - Ligas CuBe 
Ligas com adições até 2,5% Be e pequenas adições de Co.
São endurecíveis por tratamento térmico, podendo atingir valores de σe superiores a 1000 Mpa. 
Apresentam óptimas propriedades eléctricas e de resistência à corrosão. 
Resistem bem ao desgaste.
Aplicam-se na indústria aeronáutica e cirúrgica (não produzem faísca).
São caras porquê o Be é caro (e perigoso para a saúde).
Cobre
Ligas de Alumínio
Classificação ANSI das ligas de Al de deformação plástica Sistema de quatro dígitos: 
o primeiro dígito indica o grupo da liga (ver tabela)
o segundo indica modificações da liga original (0 para a liga original) 
os dois últimos identificam a liga 
Série
Elemento(s) de liga principal(is)
Outros elementos de liga
1xxx
Alumínio puro
-
2xxx
Cu
Mg , Li
3xxx
Mn
Mg
4xxx
Si
-
5xxx
Mg
-
6xxx
Mg , Si
-
7xxx
Zn
Cu, Mg, Cr, Zr
8xxx
Sn, Li, Fe, Cu, Mg
-
9xxx
Reservado para uso futuro
-
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Ligas de Alumínio
Designação do estado de processamento da liga: 
F – em bruto de fabricação 
O – recozido 
H – encruado 
H1 – só encruado (segundo dígito indica o grau) 
H2 - encruado e parcialmente recozido (idem anterior) 
H3 – encruado e com recozido de estabilização a baixa temperatura (idem anterior) 
Existem outros estados das ligas de Al, adaptados ao processamento das ligas que endurecem por tratamento térmico
Ligas de Alumínio
Aplicações
· Liga 1xxx: Indústrias química e elétrica
· Liga 2xxx: Aeronaves (graças a sua elevada resistência mecânica)
· Liga 3xxx: Aplicações arquitetônicas e produtos de uso geral
· Liga 4xxx: Varetas ou eletrodos de solda e chapas para brasagem
· Liga 5xxx: Produtos expostos à atmosfera marinha como cascos de barcos
· Liga 6xxx: Produtos extrudados de uso arquitetônico
· Liga 7xxx: Componentes estruturais de aeronaves e outras aplicações que necessitam de elevados requisitos de resistência. Esta liga é a que possui a maior resistência mecânica entre as ligas de alumínio. 
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Ligas de Alumínio
Alumínio
Magnésio
Titânio