Metais Ferrosos e não ferrosos

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Metais Ferrosos e 
Não-Ferrosos 
Materiais de Construção I 
Professor: Renato Schumann 
Alunos: Almir Ramos, Arthur Sales, Aurimar Carvalho, 
Bruno Zózimo, Gustavo Silva e Vice Paulo. 
 
Metais Ferrosos 
O que são metais ferrosos? 
 Ligas ferrosas são aquelas onde o ferro é o 
constituinte principal. Essas ligas são 
produzidas em maior quantidade do que 
qualquer outro tipo de metal, e nelas estão 
incluídos os aços carbono comuns, os aços-
ferramentas, os aços inoxidáveis e os ferros 
fundidos. 
Introdução 
O ferro não é encontrado puro na natureza. 
Geralmente, esse metal apresenta-se 
combinado com outros elementos . 
Principais compostos 
presentes 
Limonita Hematita Magnetita 
Principais compostos 
presentes 
Limenita Siderita Pirita 
Principais compostos 
presentes 
A rigor, possuem uma porcentagem de ferro 
superior a 90%, daí a denominação de 
metais ferrosos, uma porcentagem máxima 
de carbono de 5%, com os demais 
elementos aparecendo em porcentagens 
relativamente reduzidas. 
Uso na Construção Civil 
Atualmente, na engenharia estrutural, o 
único metal ferroso utilizado é o aço. 
O carbono é o principal elemento 
responsável pelo aumento de resistência 
do aço. No entanto, teores elevados desse 
elemento podem causar redução de 
ductilidade e soldabilidade. 
Ductilidade e soldabilidade 
Ductilidade Ductilidade 
É a propriedade que representa o grau de 
deformação que um material suporta até o 
momento de sua fratura. 
Soldabilidade 
É a capacidade de o material ser soldado sem que 
haja a formação de microestruturas prejudiciais 
às suas características e propriedades mecânicas. 
Ferro fundido e laminado nas 
estruturas 
 O ferro fundido e o ferro laminado 
deixaram de ser empregado já há muitos 
anos devido à capacidade limitada de 
resistir à tração e, no caso do ferro 
fundido, também por possuir baixas 
ductilidade e soldabilidade, em razão do 
alto teor de carbono. 
Estruturas Metalicas 
Ponte 25 de Abril, em Lisboa. 
Estruturas Metalicas 
Ponte Marina Bay, em Cingapura. 
Processo de Produção do Ferro 
Primeiramente, mistura-se o metal (minério de 
ferro) extraído das fontes minerais, com 
elementos (carvão dentre outros) capazes de 
melhorar as propriedades do conjunto final. 
+ 
Minério de ferro Carvão mineral 
Processo de fabricação 
 A seguir, a mistura é colocada dentro de um forno 
(com temperatura acima do ponto de fusão do 
material) para fundir, misturar e homogeneizar 
adequadamente a composição química final do 
material. 
Alto forno Alto forno 
Processo de fabricação 
O metal fundido é então colocado dentro de um 
recipiente (lingoteira) para, após a solidificação, 
produzir blocos (lingotes) destinados à fabricação 
peças, com diferentes formas e dimensões. 
Processo de fabricação 
Tipos de Fornos 
Elétrico, a gás e a carvão mineral. 
Processo de Produção 
Fundição, laminação, trefilação, forjamento, 
extrusão, estampagem, usinagem e soldagem. 
Processo de fabricação 
Processo de fabricação 
Fundição 
O processo consiste na obtenção de objetos, na 
forma final, vazando metal líquido ou viscoso 
em um molde preparado. 
Processo de fabricação 
Controle de Qualidade 
A inspeção de peças fundidas assim como das 
peças produzidas por qualquer outro 
processo de fabricação, tem dois objetivos: 
 
1º) Rejeitar as peças defeituosas. 
 
2º) Preservar a qualidade das matérias-primas 
utilizadas na fundição e sua mão-de-obra. 
Processo de fabricação 
O controle de qualidade compreende as seguintes etapas: 
- Inspeção visual: Detecção de defeitos visíveis, resultantes das 
operações de moldagem, de confecção e colocação dos machos, de 
vazamento e de limpeza. 
- Inspeção dimensional: Realizada geralmente em pequenos lotes 
produzidos antes que toda a série de peças seja fundida. 
- Inspeção metalúrgica: Inclui análise química, exame metalográfico 
para observação da microestrutura do material, ensaios mecânicos 
para determinação de suas propriedades e ensaios não-destrutivos 
para verificar se os fundidos estão isentos de defeitos. 
Processo de fabricação 
Laminação: 
A laminação consiste na passagem de um corpo sólido (peça) entre dois 
cilindros que geram a mesma velocidade periférica, mas em sentidos 
contrários. 
Os produtos da laminação são empregados em diversas áreas, tais 
como: barras e lâminas para construção civil, trilhos para 
transportes, tubos (com e sem costura), roscas de parafusos e 
chapas metálicas para indústria. 
 
Processo de fabricação 
Defeitos de produtos laminados: 
Cilindro Laminador 
 
Pincipais equipamentos da laminação 
Os defeitos dos produtos laminados são: nervuras, blocos ou tarugos 
torcidos ou tortos, defeitos superficiais, colarinhos, etc. 
 
Laminador 
 
Processo de fabricação 
Forjamento: 
Este processo é empregado para produzir peças de diferentes tamanhos 
e formas, constituído de materiais variados (ferrosos e não ferrosos). 
A matéria-prima é colocada na parte inferior do molde, então a parte 
superior desce em alta velocidade e atinge a matéria-prima. 
 
Peças típicas que são produzidas na atualidade são: eixo manivelas, 
engrenagens, rodas, cabeças de parafusos, esferas, ferramentas 
manuais etc. 
Processo de fabricação 
Trefilação: 
É um processo de conformação plástica que se realiza pela operação de 
condução de um fio (ou barra ou tubo) através de uma ferramenta 
denominada de fieira. A passagem do fio pela fieira provoca 
redução de sua seção. Desta forma, o processo tem por objetivo a 
obtenção de fios (ou barras ou tubos) de diâmetros menores e com 
propriedades mecânicas controladas. 
 
Processo de fabricação 
Aplicações e defeitos de produtos trefilados: 
A trefilação é utilizada para fabricar barras, tubos, arames e fios de 
metais ferrosos e não ferrosos. 
Os principais defeitos estão relacionados com a fieira (anéis de 
trefilação) e com o processamento da matéria prima e/ou produto 
trefilado (diâmetro escalonado, fraturas, marcas na forma de “V” e 
ruptura). 
 
Processo de fabricação 
Extrusão: 
É um processo de conformação plástica através do qual é reduzida ou 
modificada a seção transversal de um corpo metálico, através da 
aplicação de altas tensões de compressão. 
Aplicações: A extrusão pode ser aplicada para materiais ferrosos e não 
ferrosos. Para aços, o processo de extrusão tem emprego limitado 
devido às condições de trabalho adversas,caracterizadas por 
elevadas pressões e temperaturas. 
Processo de fabricação 
Estampagem: 
O processo de estampagem utiliza ferramentas acionadas por prensas. 
A deformação é efetuada a partir do fundo e para dentro da peça. É 
típico quando se parte de um esboço circular ou disco e se atinge a 
forma final de um copo. 
Processo de fabricação 
Usinagem: 
Operação secundária de processamento, uma vez que em geral, é 
realizada em uma peça que foi produzida por um processo primário, 
tal como laminação, forjamento ou fundição. 
É realizada pelo tensionamento localizado de uma região da peça, 
através do movimento relativo entre a ferramenta e a peça. 
Existem vários processos de usinagem, entre eles serramento, 
aplainamento, torneamento, fresamento (ou fresagem),entre 
outros. 
Processo de fabricação 
Soldagem: 
É o processo de união ou revestimento de materiais (fabricação ou 
manutenção), através da aplicação do calor. A soldagem é 
amplamente empregada em componentes de estruturas metálicas. 
As grandes vantagens da soldagem sobre os demais processos de união 
consistem na sua eficiência, em suasimplicidade e economia, uma 
vez que as juntas soldadas requerem quantidades relativamente 
pequenas de material. 
Processo de fabricação 
Aplicações e juntas: 
Os processos de soldagem têm um amplo campo de aplicação, 
incluindo, dentre outras, a construção naval, estruturas civis, vasos 
de pressão, tubulações, usinas hidrelétricas, materiais ferroviário, 
componentes nucleares e equipamentos diversos. 
Denomina-se “juntas” as partes da peça sobre as quais a solda 
(produto de soldagem) será realizada. 
Ensaios de caractericação e 
qualidade 
END’s: Ensaios Não Destrutivos 
São testes realizados em materiais acabados ou semi-acabados para 
verificar a existência ou não de descontinuidade ou defeitos. Estes 
ensaios são feitos através de princípios físicos definidos, sem alterar 
suas características físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais e 
sem interferir em seu uso posterior. 
 
 
O END é uma das principais ferramentas do controle da qualidade de 
materiais e produtos, contribuindo para reduzir os custos e aumentar 
a confiabilidade da inspeção. 
 
Ensaios de caractericação e 
qualidade 
END: Métodos mais usuais. 
Líquido Penetrante: São utilizados para a detecção de vazamentos 
em tubos, tanques, soldas e componentes. Depois de aplicado, o 
líquido age por um tempo de penetração. Depois de remover o 
penetrante do produto por meio de lavagem com água ou remoção 
com solventes, um revelador (talco) mostra a localização das 
descontinuidades superficiais com precisão. 
 
 
Ensaios de caractericação e 
qualidade 
END: Métodos mais usuais. 
Partículas Magnéticas: É usado para detectar descontinuidades 
superficiais e sub superficiais em materiais ferromagnéticos. São 
detectados defeitos de trincas, junta fria, inclusões, entre outros. 
O método está baseado na geração de um campo magnético que 
percorre toda a superfície do material. As linhas magnéticas do fluxo 
induzido no material desviam-se de sua trajetória ao encontrar uma 
descontinuidade superficial ou sub superficial. 
 
Ensaios de caractericação e 
qualidade 
END: Métodos mais usuais. 
Ultrassom: Os sons produzidos em um ambiente qualquer refletem-se 
ou reverberam nas paredes que constituem o ambiente. Através de 
aparelhos especiais, é possível detectar as reflexões provenientes do 
interior da peça examinada, localizando e interpretando as 
descontinuidades. 
 
 
Propriedades dos metais 
ferrosos aplicáveis a 
construção civil 
Resistência mecânica relativamente alta, pela ductibilidade, dureza, 
brilho, capacidade, baixa resistência elétrica e alta condutibilidade 
térmica. Os principais usos são como materiais estruturais e materiais 
de acabamento e proteção. 
Possui a finalidade predominantemente estrutural, os materiais 
ferrosos são importantes no uso em concreto armado e protendido. 
Atualmente, na engenharia estrutural, o único metal ferroso utilizado é 
o aço, mas com teor de carbono limitado a 0,29%. 
Aço para concreto armado:
 
 Liga metálica de Fe e Ca; 
 Aço de “Baixo Carbono”; 
 Percentual de 0,008% a 2,11% de participação 
do carbono; 
 Baixa resistência e dureza; 
 Alta tenacidade e ductilidade; 
 Fios e barras. 
 
Classificação: 
Quanto ao Fyk: 
CA 25, CA 40, CA 50 e CA 60. Unidade de medida: kgf/mm² 
 Conforme processo de fabricação: 
Aços tipo A e aços tipo B. 
Classificaçao quanto ao Fyk 
CA 60: 
 Propriedades: 
Ótima soldabilidade e 
dobramento, muito 
resistente (600Mpa). 
 Utilização: 
Produção de vigotas de lajes pré-fabricadas, treliças e 
armações. 
 Comercialização: 
Rolos de 170kg, barras retas ou dobradas de 12m, 
feixes de 100kg e bobinas de 1000kg ou 2000kg para 
uso industrial 
CA 60: 
Produzido de acordo com a norma ABNT NBR 7480:2007 
CA 50: 
 Propriedades: 
Maior aderência ao concreto, resistência 
 de 500Mpa 
 
 Utilização: 
Principalmente usado na execução de armaduras para 
concreto armado. 
 
 Normalmente disponível em barras retas ou dobradas de 
12m e peso de 2000kg. 
CA 50: 
CA 25: 
 Propriedades: 
Soldável para todas as bitolas; 
 
 Utilização: 
Principalmente usado na execução de armaduras para 
concreto armado. 
 
 Normalmente disponível em barras retas ou dobradas de 
12m e em feixes amarrados de 1000kg ou 2000kg. 
Podem, também, ser fornecidos em rolos nas bitolas até 
12,5mm 
CA 25: 
Classificação conforme o 
processo de fabricação 
Aços tipo A: 
 Fabricados pelo processo de laminação a quente sem 
posterior deformação a frio, ou por laminação a quente 
com encruamento a frio. 
 Apresentam em seu gráfico de tensão X deformação um 
patamar de escoamento 
 São fabricados com bitolas iguais ou maiores que 5mm 
 São denominadas barras de aço. 
Aços tipo B: 
 Fabricados pelo processo de laminação a quente com 
posterior deformação a frio (trefilação, estiramento ou 
processo equivalente). 
 Não apresentam em seu gráfico tensão X deformação 
um patamar de escoamento. 
 São fabricados com bitolas de 5,0mm ; 6,3mm ; 8,0mm 
; 10,0mm e 12,5mm. 
 São denominados fios de aço. 
Gráficos 
Diagrama tensão x deformação de um aço tipo A: 
 
Gráficos 
Aços tipo B: 
 
Gráficos 
Nos gráficos tem-se 
 fs - tensão normal na barra de aço submetida a ensaio de tração 
 εs - deformação correspondente na barra de aço 
 fp - tensão normal limite de proporcionalidade: da origem até este 
ponto o material se comporta como elástico linear, isto é, vale a lei 
de Hooke (σ = E · ε ) 
 fy - tensão de escoamento: até este ponto, o material ainda se 
comporta como elástico; além dele, como plástico, pois ocorre o 
escoamento, um aumento na deformação com sustentação da 
tensão normal aplicada. 
 fr - tensão de ruptura da barra de aço 
Aplicações 
NBR do aço: 
NBR 7480/1996, atualizada em 2007 e em vigor desde 
2008 no Brasil. “Aço destinado à armaduras para estrutura 
de concreto armado – especificação”. 
CA 50: 
Para o aço CA 50, de acordo com as alterações de 2007: 
 Tolerância das bitolas de 6,8mm e 8,0mm: +/- 7%; 
 Tolerância das bitolas de 10,0mm e 12,5mm: +/- 6%; 
 Tolerância das bitolas de 16,0mm e 20,0mm: +/- 5%; 
 Tolerância das bitolas de 25,0mm e 32,0mm: +/- 4%; 
 Nas bitolas de 6,3mm a 16mm, o pino de dobramento é 
de 3x o diâmetro. 
 
CA 60: 
Para o aço CA 60, de acordo com as alterações de 2007: 
 Superfície nervurada 
 Na superfície do produto deve conter em relevo a 
categoria e o diâmetro do fio; 
 A identificação do produto deve ser feita da mesma 
forma citada acima ou por etiqueta; 
 Tolerância de +/- 6% para todas as bitolas; 
 Comprimento das barras de 12m com tolerância de +/- 
1%. 
 
METAIS NÃO FERROSOS 
Histórico 
Na década de 60, a produção de materiais não-
ferrosos sequer chegava a suprir a necessidade 
do nosso próprio mercado. Atualmente, a idustria 
brasileira de não-ferrosos é conceituada como 
uma das maiores produtoras de todo o mundo. 
O que são metais não ferrosos? 
Denominam-se metais não ferrosos, os metais em 
que não haja ferro ou em que o ferro está 
presente em pequenas quantidades, como 
elemento de liga. Os metais não ferrosos são 
mais caros e apresentam maior resistência à 
corrosão, menor resistência mecânica, pior 
resistência a temperaturas elevadas e melhor 
resistência em baixas temperaturas que o aço 
carbono. 
Os principais metais não ferrosos em termos de 
aproveitamento econômico, são: Cobre e suas 
ligas, bronze e latão, alumínio, zinco, magnésio, 
estanho e chumbo. 
 
Obtenção 
Os metais aparecem na natureza em estado livre ou comocomposto. 
Normalmente, para serem explorados economicamente, devem estar 
concentrados em jazidas. 
 
Obtenção na Mineração 
Mineração é a extração do minério, normalmente 
compreendendo duas etapas: a colheita do minério 
e a sua concentração. 
A concentração é 
uma purificação 
do metal, que 
pode ser feita por 
processo químico 
ou mecânico. 
Processos químicos: ustulação e calcinação. 
 
Forno calcinador 
 
Processo de ustulação 
Processos mecânicos: fragmentação, 
levigação, flotação, separação magnética, 
lavagem simples e classificação. 
 
Processo de fragmentação ou trituração 
 
Processo de levigação e de flotação 
 
Separação magnética 
Obtenção na metalurgia 
 
 
A metalurgia tem por finalidade obter o metal 
puro, a partir do composto portador. O metal puro 
é extraído do minério por um dos seguintes 
processos: redução, precipitação química ou 
eletrólise. 
 
O processo de redução mais comum é feito com 
carbono ou óxido de carbono a altas 
temperaturas, em fornos, e do qual resulta o 
metal puro ou quase puro, em estado de fusão. 
O processo de precipitação simples usa alguma 
reação simples, da qual resulte o metal puro. 
O processo eletrolítico só pode ser empregado em 
minérios que possam ser dissolvidos na água. A 
eletrólise é usada também para a purificação 
(refinação) de metais obtidos quase por alguns 
dos processos anteriores. 
Ligas 
Geralmente os metais não são empregados puros, 
mas fazendo parte das ligas. Liga é a mistura, de 
aspecto metálico e homogêneo, de um ou mais 
metais entre si ou com outros elementos. Deve ter 
constituição cristalina e comportamento como 
metal. 
Obtenção ligas 
Os processos gerais de obtenção das ligas são: 
fusão, pressão, eletrólise, aglutinação e 
metalurgia associada. 
Dentre esses processos, o mais simples e usual é 
o de fusão. Este processo consiste em misturar os 
componentes fundidos na proporção desejada. 
Pode também ser a mistura de um metal infusível, 
pulverizado, com outro metal no estado de fusão. 
Existem ligas em que esse processo não é 
aplicável. Quando isso ocorrer, são utilizados 
outros processos de formação de ligas. 
 
• O processo de pressão, os dois metais são 
pulverizados, misturados e martelados, até 
formarem um corpo único. 
 
• O processo de aglutinação é semelhante, mas 
a ligação é assegurada por um cimento 
qualquer. 
 
• O processo de eletrólise é bastante conhecido. 
Na metalurgia associada se purifica mimério já 
composto dos metais de que se quer fazer a 
liga, ou a mistura de seus minérios. 
 
 
Alumínio 
• Tem como matéria-prima a bauxita, mineral 
com cerca de 60% de óxido de alumínio 
(Al2O3). 
 
• Condutividade elétrica: embora de menor que 
a do cobre (cerca de 62%), é compensada pela 
menor massa específica. Para o mesmo peso, 
um cabo de alumínio pode conduzir cerca do 
dobro da eletricidade que um de cobre conduz. 
 
Bronze 
Originalmente o termo bronze era empregado para 
ligas de cobre e estanho, este último como principal 
elemento. Na atualidade, bronze é nome genérico 
para ligas de cobre cujos principais elementos não 
são níquel nem zinco. 
Uma das principais propriedades é a elevada 
resistência ao desgaste por fricção, o que faz do 
bronze um material amplamente usado em mancais 
de deslizamento. 
Chumbo 
Chumbo é um metal que apresenta uma 
combinação de propriedades que o torna adequado 
para importantes aplicações. Algumas propriedades 
são: 
 
• Baixo ponto de fusão (327 °C) e baixa dureza. É 
bastante maleável. 
• É quimicamente estável, resistindo à corrosão de 
diversos meios. 
• A condutibilidade térmica é relativamente baixa. 
Mas o elemento é tóxico, 
ecologicamente danoso e, 
por isso, algumas 
aplicações tradicionais 
foram reduzidas ou 
banidas. Por exemplo, não 
é mais usado em tubos 
para água, em soldas de 
baixo ponto de fusão, em 
aditivos para gasolina. 
Tintas à base de chumbo 
estão em declínio. 
 
Estanho 
Comparado com outros, a produção mundial é menor, 
mas não deixa de ser importante. Na mesma base, a 
produção está concentrada na Ásia (75%), seguida 
da América Latina (18%). 
Na indústria da construção, o estanho é raramente 
usado puro, mas é bastante empregado para formar 
ligas ou para proteção superficial de outros metais, 
devido a sua estabilidade. 
Apresenta características parecidas com as do 
chumbo, sendo eventualmente utilizado como seu 
substituto e ele não oxida com facilidade. 
 
Estanho 
Segue relação de algumas aplicações com percentuais estimados de 
participação no consumo total. 
 
• Soldas (32%): nos últimos anos, a demanda tem sido incrementada pela 
substituição do chumbo (maior teor de estanho). 
• Revestimentos (27%): na indústria de alimentos, latas de aço revestidas 
com estanho dividem mercado com as de alumínio. 
• Outros usos (21%): conservantes para madeiras, pesticidas, etc. 
• Ligas (14%): em especial com o cobre para formar bronzes. Exemplo: 
estanho ligado com cobre, chumbo e antimônio, produz um metal 
antifricção, usado em mancais de deslizamento. 
• Fabricação de PVC (6%): usado como estabilizante. 
Estanho 
Cobre 
Provavelmente, cobre foi o primeiro metal que o 
homem extraiu da natureza, o que deu início à 
Idade do Bronze. Na atualidade, a produção 
mundial de cobre está na faixa de 15,5 
106 toneladas (dado de 2001). Estima-se que as 
reservas mundiais em forma de minerais sejam da 
ordem de 2600 106 toneladas. 
Cobre é um dos metais mais versáteis. A 
combinação de propriedades mecânicas, elétricas, 
térmicas e químicas entre outras dá ao metal uma 
extensa gama de aplicações, seja na forma pura, 
seja em ligas como bronze, latão e outras. 
Características do cobre 
• Condutividade elétrica: inferior apenas à da 
prata. Por isso, cobre é o material padrão para 
condutores elétricos. 
• Resistência à corrosão: tem boa resistência à 
água doce, água do mar, soluções salinas em 
geral, solos, soluções cáusticas e ácidos 
orgânicos. 
• É facilmente soldável, não magnético, boa 
resistência à ação biológica, alta condutividade 
térmica, pode ser usinado e trabalhado a quente 
ou a frio para a produção de tubos, fios, chapas, 
etc. 
Utilização do cobre 
• Largamente empregado em instalações elétricas 
como condutor. 
• Recomenda-se sempre que as canalizações de 
gás liquefeito sejam de cobre, porque resistem 
melhor quimicamente e são mais fáceis de 
soldar que as de ferro galvanizado. 
• Pela mesma razão, é empregado em redes de 
esgoto e pluviais. As caixas e ralos de cobre são 
muito mais resistentes que as de chumbo. Do 
mesmo modo, as calhas de cobre são bastante 
superiores às de zinco ou galvanizado. 
• Em coberturas, pode ser usado para 
impermeabilização de terraços ou na forma de 
telhas. 
• É Também usado em paredes divisórias, como 
elemento vedante, altamente decorativo, e na 
manufatura de ornatos diversos. 
• Na transmissão de energia elétrica são usados 
fios e cabos de alumínio ou de cobre. Na 
instalação domiciliar é quase só utilizado o 
cobre, por ser mais flexível. 
Utilização do cobre 
Zinco 
• Baixo ponto de fusão, baixa resistência 
mecânica, boa resistência à corrosão 
atmosférica, facilidade de trabalho a frio são 
suas principais propriedades 
• Usado em coberturas para telhados, como 
revestimento anticorrosivo (galvanização), 
como componente de várias ligas, etc. 
• É muito atacado pelos ácidos. Assim sendo, 
embora resistente a corrosão eletroquímica, 
as calhas, ornalhos e telhas desse material 
devem apresentar caimento uniforme, porque 
as bacias onde se deposite água podem trazer 
acidez. 
Latão 
É o nome de ligasde cobre e zinco com pelo 
menos 50% de cobre, podendo conter pequenas 
proporções de outros elementos. 
Há basicamente dois tipos: o tipo alfa, que 
contém menos de 34-37% de zinco. É bastante 
dúctil e pode ser trabalhado a frio. Do contrário, é 
chamado tipo alfa-beta ou beta, que é mais duro, 
menos dúctil, apresenta menores resistência à 
corrosão e condutividade elétrica. 
Esse material é muito empregado em ferragens, 
como torneiras, tubos, fechaduras, ornatos etc.