Trabalho Pronto Tecnologia dos Materiais

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CFP “ALOYSIO RIBEIRO DE ALMEIDA”
SENAI
Introdução
 O presente trabalho justifica-se pela importância em se estudar a disciplina Tecnologia dos Materiais no curso Técnico em Mecânica. Seu principal foco foi nos seguintes temas:
Ligas de ferro carbono: tratamentos térmicos;
Ligas de ferro carbono: tratamentos termoquímicos;
Produção de metais não ferrosos;
Utilização de metais não ferrosos;
Utilização e produção de materiais resistentes ao calor e à corrosão.
 Tal estudo fez-se necessário para aprimorar nossos conhecimentos sobre os assuntos abordados, para tanto, foi necessário realizar pesquisas em sites e leitura de seminários realizados por outros alunos, aplicados em estudar os mesmos conceitos.
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Ligas de Ferro Carbono: Tratamentos Térmicos 
 Tratamento térmico é denominado como um processo realizado no estado sólido, que envolve aquecimento, temperaturas constantes e resfriamento do material. Tem por objetivo alterar as propriedades do material, que são aquecidos e resfriados em diversas condições. Citaremos a seguir alguns processos de tratamentos térmicos das ligas de ferro carbono:
Têmpera: Processo térmico com finalidade de aumentar a dureza e resistência dos materiais. Ocorre em duas etapas: aquecimento (tem por finalidade obter organização de cristais de metal) e resfriamento rápido (tem por finalidade obter uma estrutura martensita). É obtida em diferentes temperaturas, dependendo, portanto, da composição do aço e de seus objetivos. A fase de resfriamento da têmpera deve ser rápida, uma vez que ela deve impedir que o aço mude de fase.
Alívio de Tensão: Tal processo ocorre na fase inicial do recozimento. Sua temperatura varia entre 600º e 680º C, tendo um resfriamento mais lento. O objetivo desse processo é melhorar as condições de estabilidade, devido ao aumento da dureza e ductilidade.
Normalização: Processo que refina a estrutura do aço, melhorando as condições obtidas pelo recozimento. É um processo final ou intermediário às outras fases. Ocorre em duas etapas: aquecimento (o tempo depende da espessura da peça) e resfriamento. Tal processo facilita a usinagem da peça.
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Recozimento: O processo ocorre através do aquecimento do material, sendo que o tempo em temperatura é relacionado com o tamanho do mesmo. O recozimento reduz a dureza do material com a finalidade de obter uma maior usinabilidade das peças que serão construídas. 
Revenimento: Processo que permite corrigir a tenacidade e dureza em excesso nos materiais. Consiste no reaquecimento de peças já temperadas, atendendo as especificações de dureza para os clientes.
Beneficiamento: Processo que ajusta o material, submetendo-o a esforços, estiramentos e pressões variadas. Permite que a peça obtenha mais tenacidade.
Solubilização: O principal resultado de tal processo é o aumento de dureza e resistência mecânica nas ligas.
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Ligas de Ferro Carbono: Tratamentos Termoquímicos
 Os tratamentos termoquímicos possuem como objetivo alterar as propriedades químicas da superfície de peças. São denominados também por tratamentos de endurecimento superficial. É utilizado para garantir propriedades de resistência à corrosão e oxidação em temperaturas elevadas. A seguir, citaremos alguns tratamentos termoquímicos:
Cementação: O principal objetivo é que o material obtenha uma dureza elevada, após o processo de têmpera e revenimento. Pode ser realizada cementação a gás, cementação líquida, cementação gasosa, dentre outras. 
Nitretação: É realizado através da difusão do nitrogênio em temperaturas baixas. Tal processo leva a formação de uma camada rica em compostos, sendo denominada de camada branca. Permite obter maior dureza superficial, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, etc. 
Carbonitretação: Processo em que a camada do material recebe carbono e nitrogênio. Ocorre em etapas, onde é fornecido ao sistema o gás endotérmico, propiciando o fornecimento de gás GLP, nitrogênio e choque térmico. É um processo realizado normalmente em peças pequenas, que objetivam resistência à fadiga e dureza na superfície. 
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Produção de Metais Não Ferrosos
 São classificados por metais não ferrosos aqueles que não apresentam ferro em sua composição, ou que apresentam ferro em pequenas quantidades formando ligas. Possuem maior resistência à corrosão e a baixas temperaturas, sendo por esse motivo, mais caros que outros tipos de metais. Porém, possuem baixa resistência mecânica e baixa resistência em temperaturas elevadas.
 A seguir, citaremos alguns metais não ferrosos:
Cobre
 Encontra-se no estado sólido e em temperatura ambiente. Possui coloração avermelhada, é maleável e dúctil, sendo também um bom condutor de eletricidade. Pode ser utilizado tanto em sua forma pura, quanto em combinações com outros metais, formando as chamadas ligas. É muito utilizado em fabricação de barras, placas, fios de cabo, construção civil, tubulações de água, etc.
 Nos primórdios da antiguidade, o cobre foi obtido como um mineral nativo, sendo posteriormente obtido através da fundição de outros minérios. 
Alumínio
 É considerado um metal de baixa resistência mecânica e alta condutividade térmica. É obtido através da bauxita, para tanto, é realizado um processo de refino da bauxita. É o metal mais abundante na crosta terrestre. Suas principais características são:
- Boa condutividade elétrica;
- Metal leve;
- Alta resistência a corrosão;
- Baixo ponto de fusão.
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 O alumínio é muito aplicado em fabricação de refletores automotivos, elementos estruturais para meios de transporte, embalagens, construção civil, transmissão elétrica.
Zinco
 Pode ser encontrado no solo, na atmosfera, na água e em variados alimentos. Possui coloração branca azulada e é brilhante quando encontrado em sua forma pura. Suas principais características são:
- Possui baixo ponto de fusão;
- É facilmente deformado a frio ou a quente;
- Possui boa fusibilidade.
 É utilizado como componente para variadas ligas, em construções civis, produção de telhas e calhas residenciais, etc.
 A produção do zinco se dá através da extração do mineral que pode ser realizada tanto a céu aberto, como em jazidas subterrâneas. Após extrair os minerais, eles são triturados e submetidos a um processo classificado como flotação, que permite a obtenção de um mineral mais concentrado.
Estanho
 Metal não ferroso que se encontra no estado sólido e coloração prateada. É muito resistente a corrosão e não se oxida tão facilmente. Suas principais características são:
- É maleável;
- Pouco dúctil;
- Possui baixo ponto de fusão.
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 É obtido principalmente do mineral cassiterita, sendo utilizado como componentes de bronze desde os primórdios da antiguidade. É produzido através da redução do minério com carvão em alto forno, posteriormente, o material é refinado.
 Suas aplicações se dão na formação de ligas metálicas, construção de tubos e válvulas, tanques de armazenamento, revestimento e acabamento de latarias na indústria automobilística, produção de tintas, etc.
Chumbo
 É um metal pesado, de coloração acinzentada e maleável. Não é encontrado na natureza em sua forma pura, mais sim na forma de compostos minerais. É relativamente resistente à corrosão e um mau condutor de eletricidade.
 O chumbo impuro é encontrado sobre a forma de galena, minério mais comum de ser encontrado. O chumbo bruto obtido é separado de sua escória através do processo de flotação. Posteriormente, é refinado a fim de retirar suas impurezas metálicas, processo que ocorre por meio da destilação. 
 É aplicado na fabricação de acumuladores para automóveis, fabricação de solda, fusíveise revestimentos elétricos.
Níquel
 É um metal branco prateado, bom condutor de eletricidade e calor, maleável e dúctil. É encontrado em meteoritos, variados minerais, e também no núcleo da Terra.
 É empregado na fabricação de aço inoxidável, fabricação de ligas para imãs, indústria química, peças automobilísticas, etc.
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Magnésio
 É um metal bastante abundante na crosta terrestre. É leve e de cor prateada. Somente reage com a água, se ela estiver em ebulição.
 Não é encontrado livre na natureza, mais sim, em composição com variados minerais. Sua principal obtenção se dá através de eletrólise do cloreto de magnésio.
 É utilizado como material refratário, na produção de ferro e aço, produção de recipientes para bebidas, fabricação de aros de roda e diversos componentes na indústria automobilística, etc.
Titânio
 É um metal de cor esbranquiçada, leve, resistente à corrosão, possui ótima resistência mecânica e baixa condutividade térmica e elétrica. Está presente em rochas ígneas e em sedimentos derivados de rochas. 
 O titânio é produzido a partir da redução do tetracloreto de titânio com magnésio. Atualmente, existem seis tipos de processos para obtenção de titânio:
- Processo Kroll;
- Processo Hunter;
- Redução gasosa;
- Redução eletrolítica;
- Redução metalotérmica;
- Redução com plasma.
 É aplicado na indústria química, naval, aeronáutica, nuclear, bélica, metalúrgica. 
 
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Utilização e Aplicação de Metais Não Ferrosos
 Metais não ferrosos são aqueles que não possuem ferro em sua composição, ou, onde o ferro está presente em pequenas quantidades. São metais mais caros, se comparados com os metais ferrosos. Geralmente, são obtidos através de minérios, encontrados na natureza. Caracterizam-se por apresentar alta resistência à corrosão e melhor resistência em temperaturas baixas.
 Os metais não ferrosos são encontrados com mais dificuldade na natureza. Sua extração é bastante complexa e exige maquinarias também complexas e de custo relativamente alto. 
 Normalmente, são utilizados isoladamente ou em ligas metálicas. São divididos em dois grupos principais: Metais Pesados e Metais Leves.
 Os metais não ferrosos são muitos utilizados na indústria automobilística para construção de peças para carros de fórmula 1 e carros de passeio. São aplicados na construção de máquinas, automóveis, superfície de materiais, componentes elétricos, construção naval, construção aeronáutica, etc.
 São também utilizados na fabricação de fios de cabo, refletores de automóveis, revestimentos de latarias pra automóveis, fabricação de solda, revestimentos elétricos, fabricação de peças automobilísticas, construções civis.
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Materiais Resistentes ao Calor e Corrosão
 Corrosão consiste na deterioração de determinado material, diminuindo sua durabilidade e desempenho. Esse processo desgasta a superfície do material, tornado-o inadequado ao uso, devido à perda de propriedades, desgastes e alterações estruturais.
 Certos materias, além de sofrer desgaste devido à corrosão, também sofrem em função do calor, fazendo com que haja uma deformação do material. Para que isso não ocorra, é necessário tomar medidas que aumentem a resistência do material tanto em função de corrosão, quanto em função do calor. 
 A produção de materiais resistentes à corrosão e ao calor ocorre através da formação de uma estrutura de liga metálica e óxidos metálicos. Os elementos de liga são adicionados, proporcionando ao material:
Melhores propriedades mecânicas a temperatura elevadas ou baixas;
Controle de influências de desgaste ao material;
Aumento de resistência ao calor e à corrosão.
 Uma das medidas de aumento de resistência ao material é a adição de elementos de liga, que propiciam uma mudança na microestrutura do material. Alguns elementos adicionais são: carbono, manganês, tungstênio, alumínio, cromo, níquel, titânio, zinco, dentre outros.
 Outra forma também de aumento da resistência em determinado materiais são os tratamentos térmicos e termoquímicos. Tais tratamentos são viáveis, quando se objetiva conferir ao material resistência ao desgaste. 
 Outra técnica utilizada é o revestimento, que proporciona uma melhor proteção ao material quanto aos desgastes. Alguns materiais utilizados para revestimento são: aço inox, alumínio, cobre, titânio, níquel, dentre outros.
 Tais materiais resistentes são aplicados na indústria de mineração, indústria química, petroquímica, eletroeletrônica, engenharia hidráulica e mecânica, indústria metal mecânica, etc.
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Conclusão
 Concluímos que a disciplina Tecnologia dos Materiais é de suma importância para o curso Técnico em Mecânica. Como sabido, as ligas de ferro carbono são ligas que apresentam em sua constituição elementos tais como: carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre, etc. 
 No decorrer do trabalho abordamos também o conceito de metais não ferrosos, que são metais que não possuem ferro em sua constituição, ou que apresentam quantidades mínimas de ferro, que acabam se tornando irrelevantes. Outro assunto abordado foi materiais resistentes ao calor e à corrosão, que são muito aplicados em indústrias químicas, petroquímicas, metal mecânica, mineração, eletroeletrônica, etc.
 Analisamos também os tratamentos térmicos e termoquímicos das ligas de ferro carbono. Como sabido, tratamentos térmicos envolvem aquecimento, permanência de temperatura e resfriamento de materiais. É um processo que altera as propriedades do material, justamente devido ao aquecimento e resfriamentos dos mesmos. Já os tratamentos termoquímicos possuem como principal função alterar propriedades químicas da superfície de materiais.
 Concluindo, o trabalho apresenta assuntos diversificados, relacionados à tecnologia dos materiais. É composto por assuntos bastante complexos, porém, de fácil compreensão. 
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Autoavaliação
 O presente trabalho serviu para retratar a importância dos assuntos abordados na disciplina Tecnologia dos Materias. O principal assunto abordado foi os materiais não ferrosos, seus exemplos, os tratamentos térmicos e termoquímicos das ligas de ferro carbono e a importância dos materiais resistentes à corrosão e ao calor.
 Para tanto, foi necessário muito estudo, pesquisa, esforço e dedicação. Vários sites foram analisados para a montagem completa do trabalho. Houve participação dos dois integrantes do grupo. Esperamos que o trabalho sirva como base para o aprimoramento de mais interessados em abordar o mesmo tema.
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Referência Bibliográfica
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SILVA, Pedro Netto “Engenharia de Materiais”, 20 de abril de 2010.