Aula 3 Ligas Metálicas

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Prof. Henrique Cezar Pavanati 
Ligas metálicas ferrosas 
Materiais de Construção 
I 
Ligas Metálicas 
Prof. Esp. Fabiano Fagundes 
2 
O conceito de METAL está ligado a 
propriedades tais como: 
 
Brilho Metálico; 
Opacidade; 
Condutibilidade Térmica; 
Condutibilidade Elétrica; 
Ductilidade. 
 
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“Entende-se por metal, do ponto de vista 
tecnológico, um elemento químico que existe 
como cristal ou agregado de cristais, no 
estado sólido, caracterizando pelas seguintes 
propriedades: alta dureza, grande resistência 
mecânica, elevada plasticidade (grandes 
deformações sem ruptura), relativamente alta 
condutibilidade térmica e elétrica.” 
 Eladio G. R. Petrucci 
 
DEFINIÇÕES 
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Metais são elementos que sempre ionizam 
positivamente. 
 
 Quimicamente: 
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Liga é a mistura, de aspecto metálico e 
homogêneo, de um ou mais metais entre si ou 
com outros elementos. 
 
Deve ter composição cristalina. 
 
Têm propriedades mecânicas e tecnológicas 
melhores que as dos metais puros. 
 
LIGAS 
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Dilatação: 
 
Comparativo: 
 
 Concreto: 0,01 mm/m/ºC 
 
LIGAS 
 
 Vidro: 0,08 mm/m/ºC 
 
 
 Metais: 0,10 a 0,13 mm/m/ºC 
 
2 
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• Condutibilidade Térmica : 
 
1,006 e 0,080 calorias gramas/s/cm/ºC 
 
LIGAS 
 
• Condutibilidade Elétrica : 
 
De uma forma geral, os metais são bons 
condutores. 
O cobre é o mais utilizado e vem sendo 
substituído pelo alumínio por razões 
econômicas. 8 
 Usado pela primeira vez pela arquitetura em 
1884, quando foram fundidos 2800g para formar a 
camada protetora do monumento de Washington. 
Utilizado em centrais nucleares, complexos 
petroquímicos, edifícios, automóveis, barcos, 
aviões, como refletor de luz e calor. 
 Densidade entre 2,56 e 2,70 g/cm³. 
 Ruptura a tração entre 8 e 14 kg/mm². 
 Dureza Brinell (HB) 20. 
 Funde a 650/660 ºC 
LIGAS DE ALUMÍNIO 
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O principal minério é a Bauxita. 
LIGAS DE ALUMÍNIO 
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 Pela sua resistência à corrosão é 
utilizado em embalagens de alimentos e 
bebidas, manipulação de ácidos e solventes. 
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Quanto mais puro o alumínio maior é a 
resistência à corrosão e menor a resistência 
mecânica. 
A liga com 3% de cobre, 1% de manganês e 
0,5% de magnésio, gera o DURALUMÍNIO, 
material que substitui o aço em muitas 
situações. 
O bronze de alumínio é a liga que contém 
90/95% de cobre e 10/5% de alumínio. 
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É utilizado na Construção Civil como: 
 Fios e cabos elétricos (alta tensão); 
 Coberturas; 
 Revestimentos; 
 Esquadrias; 
 Guarnições (alizar). 
Apresentações 
 Lâminas: 
 Lâminas (até 6 mm) 
 Chapas (acima de 6 mm) 
 Extrudados: 
 Barras (redondas, quadradas, chatas). 
 Fios. 
 Perfis especiais. 
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MAGNÉSIO 
 Densidade entre 1,74 g/cm³. 
 Principais elementos da liga (Alumínio, 
Manganês e Zinco). 
 E=45 GPa. 
 Usados em rodas automotivas. 
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LIGAS DE COBRE 
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 Foi difundido sua utilização depois de criada a 
liga que, fundida com o Estanho, apresentou ser 
extremamente dura e resistente (Bronze). 
LIGAS DE COBRE 
 O BRONZE é a liga com 85 a 95% de cobre e 
15 a 5% de estanho. 
 Utilizado em ferragens e ornatos, máquinas, 
motores; 
Cabos e 
Fios. 
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 Densidade entre 8,6 e 8,96 g/cm³. 
 Ruptura a tração entre 20 e 60 kg/mm². 
 Dureza Brinell (HB) 35. 
 Funde a 1050 e 1200 ºC 
Características 
 Elevada condutibilidade térmica e elétrica; 
 Ductibilidade e Maleabilidade; 
 Resistência Mecânica. 
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LIGAS DE CHUMBO 
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 Forma liga com antimônio apresentando 
grande dureza e baixo ponto de fusão. 
LIGAS DE CHUMBO 
 Utilizado em baterias, coberturas 
(impermeabilização), absorventes de choque, 
arremates. 
 Pela grande densidade é largamente aplicado 
nos ambientes radioativos. 
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 Densidade entre 11,20 e 11,45 g/cm³. 
 Ruptura a tração próxima de 3,5 kg/mm². 
 Dureza Brinell (HB) 4,6. 
 Funde a 327 ºC 
Apresentação: 
 
Chapas numeradas de 1 a 22. 
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LIGAS DE ESTANHO 
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 Densidade entre 7,29 e 7,50 g/cm³. 
 Ruptura a tração próxima de 3,0 e 4,0 kg/mm². 
 Dureza Brinell (HB) entre 5 e 10. 
LIGAS DE ESTANHO 
Solda de Encanador 
 
 É a liga Chumbo(66%)/Estanho(34%) que 
funde a 240 ºC. 
 Usada nas montagens dos encanamentos de 
cobre, emendas de calhas e condutores feitos em 
chapa de aço galvanizado. 
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LIGAS DE ZINCO 
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 Utilizado em coberturas, em lâminas com a 
seguinte adição de elementos ligantes: 
 Cobre - 0,6 a 1,2% 
 Chumbo - 0,0025% 
 Cádmio - 0,0005% 
 Titânio - 0,1 a 0,2% 
 Níquel - 0,0003% 
 Ferro - 0,0025% 
LIGAS DE ZINCO 
 Utilizado em “banhos” no aço para proteger da 
corrosão (zincagem ou galvanização). 
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 Densidade entre 7,0 e 7,2 g/cm³. 
 Ruptura a tração 16 kg/mm². 
 Dureza Brinell (HB) entre 30 e 40. 
 Funde a 400/420 ºC. 
Latão 
 É a liga Cobre/Zinco, de 95 x 5% a 60 x 40% 
 
Densidade entre 8,2 e 8,9 g/cm³. 
Ruptura a tração de 20 a 80 kg/mm². 
 
 Muito utilizado na fabricação de tubos, 
conexões, torneiras, fechaduras, ornatos, etc. 
5 
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 Sem dúvida, a liga mais 
utilizada na construção civil é o AÇO, 
pelo seu largo uso como armação 
nos concreto e estruturas. 
 
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LIGAS DE FERRO 
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Aços x Ferro Fundido 
Aços FoFo’s 
Aços Carbono Aços Liga 
Branco Maleável 
Cinzento Nodular 
Ligas Fe+C com %C 
entre 0,008 e 2,11 
Ligas Fe+C+Si com 
%C entre 2,11 e 6,67 
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Aços Carbono 
Aços Liga 
Baixa liga 
Alta liga 
% Elem Liga < 5% 
% Elem Liga > 5% 
Baixo 
Médio 
Alto 
0,008 < %C < 0,3 
0,3 < %C < 0,5 
0,5 < %C < 2,11 
Aços 
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Características dos Aços 
1. Densidade 7,8 g/cm3 
2. Temperatura de fusão entre 1250 a 1450 oC 
3. Ductilidade, tenacidade, elasticidade, resistência 
mecânica, resiliência. 
4. Soldabilidade, temperabilidade, usinabilidade, 
forjabilidade. 
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6 
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AISI – American Iron and Steel Institute 
SAE – Society of Automotive Engineers 
ASTM – American Society for Testing and Materials 
ABNT – Associaçao Brasileira de Normas Técnicas 
ABNT 10XX %C * 100 
Ex.: ABNT 1045 – Aço carbono com 0,45%C 
Classificação segundo a composição 
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Perlita – Ferrita (Fe 0,008%C) + Cementita (Fe3C) 
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Perlita – Ferrita + Cementita 
 
Austenita com 0,8%C Ferrita com 0,008%C Cementita Fe3C 
+ 
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Efeito do Carbono nos aços 
1- Aços com menos de 0,03% C formam 
pequenos nódulos de perlita. Nesta 
quantidade elas têm pouco efeito na 
tenacidade; 
2- A medida que %C cresce a quantidade 
de perlita aumenta influindo no 
decréscimo de ductilidade e de 
tenacidade; 
3- O teor crescente de perlita endurece o 
aço e aumenta sua resistência mecânica; 
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4- A má soldabilidade dos aços com alto %C 
é devido a formação de carbonetos Fe3C e 
martensita, ambos frágeis, tendendo a 
formar fissuras. 
Efeito do Carbono nos aços 
5- Modifica radicalmente a temperabilidade 
dos aços; 
6- Modifica a usinabilidade devido a 
resistência a abrasão dos carbonetos Fe3C. 
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AÇOS COM BAIXO TEOR DE CARBONO 
 
Menos que 0,3 % de Carbono. 
 
Microestrutura - ferrita e perlita. 
 
Usados em carcaças de 
automóveis, edificações e pontes. 
Efeito do Carbono nos aços 
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AÇOS COM MÉDIO TEOR DE CARBONO 
 
0,3 % a 0,5 % de Carbono. 
Podem ser tratados (Têmpera e revenimento) 
Usados para rodas e trilhos de trens, 
engrenagens, virabrequins e componentes 
estruturais de alta resistência 
mecânica.Efeito do Carbono nos aços 
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AÇOS COM ALTO TEOR DE CARBONO 
 
0,5 % A 2,11% de Carbono. 
Mais duros e resistentes 
Usados em condição endurecida e revenida 
Resistente ao desgaste e abrasão 
Usados para fabricação de ferramentas: ( brocas, 
serras, ferramentas de torno 
 e plaina. 
Efeito do Carbono nos aços 
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Microestrutura dos aços carbono 
Ferro Puro Fe + 0,45% C Fe + 0,8% C 
40 
Aplicações dos aços carbono 
1. São usados quando não existem 
requisitos de resistência mecânica e 
resistência à corrosão muito severa. 
2. Quando a temperatura de utilização não é 
elevada. 
3. Geralmente os aços carbono necessitam 
de um revestimento (pintura, 
galvanização...) 
Vantagens: 
• Custo relativamente baixo 
• Pouca exigência de tratamentos térmicos 
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Efeito da adição de elementos de liga 
1. Melhorar as propriedades mecânicas através 
do aumento da temperabilidade. 
2. Permite o uso de temperaturas de revenimento 
mais elevadas mantendo em uso a elevada 
dureza e boa ductilidade. 
3. Melhorar as propriedades mecânicas em altas 
e baixas temperaturas. 
4. Melhorar a resistência a corrosão e a oxidação 
em elevadas temperaturas. 
5. Melhorar propriedades tais como resistência a 
abrasão e fadiga. 
 
Aços ligados 
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Aços Alta liga 
Aços especiais que necessitam de 
resistência ao desgaste, corrosão, a 
temperaturas elevadas ou com alta 
resistência mecânica. 
Nestas situações o emprego de aços-
carbono é impraticável. 
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Aços Alta liga 
Aços Ferramenta 
• Dureza à temperatura ambiente 
• Resistência ao desgaste 
• Temperabilidade 
• Tenacidade 
• Resistência Mecânica 
• Dureza a quente 
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Aços Alta liga 
Aços inoxidáveis 
Composição - Cr, C, Ni 
Características Gerais 
• resistência a corrosão e oxidação 
• Concentração de cromo de pelo menos 11%. 
• boas propriedades mecânicas a T elevadas 
• boa tenacidade - aços austeníticos 
• dureza e resistência a corrosão - aços 
martensíticos 
Aplicações 
• indústria química 
• indústria alimentícia 
• elevada temperatura (oxidação) 
• baixa temperatura (tenacidade) 
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Ferro Fundido 
 Características 
• produzidos na forma desejada 
• ligas ternárias (Fe-Si-C) 
• são baratos 
• obtenção de geometrias complexas 
• precisão dimensional limitada 
• variação das propriedades mecânicas 
• metalurgia complexa 
• classificação pelas propriedades e 
microestrutura 
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Ferro Fundido 
Branco 
Maleável Nodular 
Cinzento 
9 
49 
BRANCO 
Com teores silício menores que 1 %. 
Taxas de resfriamento rápidas. 
Ligas de aparência branca, dura e resistentes. 
 - solidificação (velocidade alta) 
 - C combinado com o Fe - cementita 
 - frágil 
 - exclente resistência ao desgaste 
Ferro Fundido 
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Ferro Fundido 
CINZENTO 
Com teores de carbono e silício entre 2,5 e 4,0 % e 1,0 e 
3,0% respectivamente. 
Usados em bases e barramentos de máquinas 
operatrizes. 
 - solidificação estável (veloc. baixa) 
 - C se separa do Fe - grafitiza em plaquetas 
 - muito fluente 
 - excelente usinabilidade e 
 elevada dureza 
 - elevada resistência 
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MALEÁVEL 
A microestrutura é semelhante a do ferro 
 nodular. 
Usado em engrenagens de transmissão 
e barras de ligação, flanges, conexões 
de tubulações, válvulas para serviços 
marítimos, em ferrovias e outro serviços 
pesados. 
 - resfria rápido na forma de branco 
 - recoze 
 - grafita se separa da cementita e cresce na forma de 
nódulos 
- rosetas 
 - diversidade de propriedades mecânicas, dependendo 
do tratamento de recozimento 
Ferro Fundido 
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Ferro Fundido 
NODULAR 
Formado quando se adiciona uma pequena 
quantidade de magnésio e/ou cério ao aço 
cinzento antes da fundição. 
 
Usados para válvulas, de bombas virabrequins 
engrenagens e componentes automotivos 
e de máquinas. 
 - C grafitiza na forma de esferas 
 - adição de Mg, S e P 
 - é dúctil 
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1- Folhas de Flandres (lata) 
Produtos com Liga de Ferro 
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2 – Chapas Galvanizadas 
Produtos com Liga de Ferro 
10 
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3 – Chapas lisas pretas 
Produtos com Liga de Ferro 
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4 – Ferros perfilados 
Produtos com Liga de Ferro 
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5 – Arames e telas 
Produtos com Liga de Ferro 
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6 - Pregos 
Produtos com Liga de Ferro 
59 
Produção 
60 
11 
61 62 
63 64 
65 66 
Obrigado