Aula 7 Metais nao ferrosos

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Metais 
Prof.ª Ana Carolina Marques 
Aula baseada nos capítulos 20 do livro Materiais de Construção – Falcão Bauer vol. 2 e nos 
capítulos 10, 31 e 32 do livro Materiais de Construção Civil – Editor Geraldo Isaia, vol.2 
•  Os Materiais metálicos são substâncias inorgânicas que 
contêm um ou mais elementos metálicos e que também 
podem conter alguns elementos não metálicos 
Introdução 
–  Visando à melhoria das suas propriedades (por exemplo, 
resistência mecânica e resistência à corrosão), a maioria dos 
materiais metálicos são ligas metálicas 
•  As ligas metálicas são constituídas pela combinação 
química de dois ou mais elementos metálicos (como o 
latão, liga cobre-zinco) ou por um ou mais elementos 
metálicos combinados com um ou mais elementos não- 
metálicos (como o aço, liga ferro-carbono) 
•  Liga 
–  É uma 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. 
Ligas 
•  Ferrosos: contêm uma porcentagem elevada de 
ferro em sua composição química, sendo este 
elemento seu principal constituinte (aços e ferros 
fundidos) 
•  Não ferrosos: não contêm ferro ou o contêm em 
apenas pequena quantidade (alumínio, cobre, 
níquel, chumbo, e suas respectivas ligas) 
Classificação 
•  As ligas ferrosas (principalmente os aços) 
–  Combinação de boa resistência mecânica, tenacidade e 
ductilidade, associadas a um custo de produção 
relativamente baixo. 
–  Limitações (quando comparadas com as ligas não 
ferrosas): massa específica relativamente alta, baixa 
condutividade elétrica e susceptibilidade à corrosão em 
alguns ambientes comuns. 
Ligas 
•  Ligas não ferrosas 
•  São classificadas em função do seu elemento 
químico principal ou de alguma característica 
específica que compartilham 
•  Dentre as ligas não ferrosas mais importantes na 
construção civil estão incluídas as de alumínio, cobre e 
zinco. 
Ligas 
Metais não ferrosos 
•  Obtido a partir da bauxita (Al2O3.H2O), tendo ainda 
óxido de ferro, sílica, óxido de titânio e outros 
compostos em menores quantidades. 
•  Também pode ser obtido pela reciclagem de sucata 
(utensílios domésticos, latas de bebidas, esquadrias, 
componentes automotivos, entre outros). 
Alumínio 
•  Processos de conformação mecânica: laminação, 
extrusão, estampagem e trefilação. 
Alumínio 
•  Processos de conformação mecânica: laminação, 
extrusão, estampagem e trefilação. 
Alumínio 
•  O alumínio e suas ligas são caracterizados por: 
–  Densidade relativamente baixa (cerca de 2,7g/cm³ 
para o metal puro) quando comparada com a do aço 
carbono comum (7,9g/cm³) 
–  Altas condutividades elétrica (cerca de 62% da do 
cobre) e térmica 
–  Boa resistência à corrosão em alguns ambientes 
(incluindo o atmosférico) devido à estabilidade do 
seu principal óxido (Al2O3) que se forma na 
superfície do metal, o que se torna um “mecanismo 
de barreira” 
Alumínio 
•  O alumínio e suas ligas são caracterizados por: 
–  Boa ductilidade (mesmo abaixo da temperatura ambiente) e 
boa capacidade de conformação mecânica 
–  Baixa temperatura de fusão do metal puro (660°C), que 
restringe a temperatura máxima na qual ele pode ser usado; 
mas, facilita a sua fundição e moldagem 
–  Baixa resistência mecânica na forma de metal puro, 
podendo ser melhorada por conformação mecânica a frio e 
por adição de elementos de liga (associada ou não a 
tratamentos térmicos) 
–  O módulo de elasticidade da ordem de 70GPa (metal puro) 
Alumínio 
•  Extrudados: esquadrias (ferragens, 
portas e janelas), forros, divisórias, 
a c e s s ó r i o s p a r a b a n h e i r o s , 
e s t r u t u r a s p r é - f a b r i c a d a s e 
e l e m e n t o s d e c o r a t i v o s d e 
acabamento 
Alumínio - aplicações 
•  Chapas e laminados: telhas e elementos de fachada 
•  Transmissão de energia elétrica e ponteira de para-raios 
•  Elementos de ligação, elemento de remates (cantoneiras e 
tiras) e componente de tintas. 
Alumínio - aplicações 
•  Obtido a partir de diversos minérios: calcosina Cu2S, 
cuprita Cu2O, calcopirita Cu2S.FeS3, malaquita e 
azurita Cu3(CO3)2(OH)2. 
Cobre 
•  Metal puro: 
–  Ponto de fusão 1085°C 
–  Densidade 8,93g/cm³ 
–  Módulo de elasticidade 110 GPa 
–  Elevadas condutividades térmica e elétrica 
–  Boa resistência à corrosão em diversos ambientes (ex.: 
atmosférico e marinho) 
–  Boa ductilidade, facilidade de conformação mecânica a frio e 
resistência mecânica mediana 
Cobre e suas ligas 
•  Cobre não-ligado 
–  Usado em larga escala na indústria elétrica à fios, barras e 
chapas grossas. 
•  Ligas de cobre-zinco (latões) 
–  Ligas de cobre com adição de zinco (5% - 40%) e pequenas 
quantidades de chumbo (0,5% - 3%, podem ser adicionadas) 
•  Ligas de cobre-estanho (bronzes) 
–  Produzidas por adição de 1% - 10% de estanho. 
–  Tem maior resistência que os latões e melhor resistência à 
corrosão. Entretanto, são mais caras. 
Cobre e suas ligas 
•  Tubos e conexões de cobre 
Cobre – aplicações 
Tubos rígidos Tubos flexíveis 
Tubos rígidos à instalação de água quente, fria, sistema de combate a incêndio, etc. 
Tubos flexíveis à NBR 14745 à condução de fluidos 
 NBR 7541 à refrigeração e ar condicionado 
•  Fios e cabos elétricos 
–  Em geral, as linhas aéreas de transmissão de energia são 
construídas em alumínio (devido à sua maior densidade), e as 
instalações elétricas internas domiciliares (de baixa tensão) 
são de cobre (devido à sua maior flexibilidade) 
Cobre – aplicações 
NBR 5471 
•  Componentes de instalações hidrosanitárias 
–  Registros 
–  Torneiras 
–  Válvulas de escoamento 
–  Sifões, etc. 
Cobre – aplicações 
•  Apresenta-se na forma de minério sulfetado ou minério 
oxidado 
–  Minério sulfetado: esfarelita ou blenda (ZnS). 
–  Minério oxidado: calamina (silicato hidratado de zinco), e 
willemita (silicato de zinco) associadas a carbonato de zinco. 
Zinco 
•  Zinco 
–  Ponto de fusão baixo (420°C) 
–  Densidade 7,14g/cm³ 
–  Módulo de elasticidade 95GPa 
–  Condutividade térmica razoável, pequena dureza, boa 
maleabilidade 
–  Facilidade de moldagem e conformação mecânica 
–  Boa resistência à corrosão em ambiente atmosférico (reativo 
com ácidos) ∴ muito utilizado para revestir metais à 
galvanização 
Zinco e suas ligas 
•  Aplicações 
–  Usado em componentes fundidos de ferragens para 
esquadrias 
–  Pigmento em tintas 
–  Galvanização de produtos siderúrgicos constituídos por aço 
carbono comum. 
Zinco – aplicações 
•  Chumbo: 
–  O minério de chumbo é a galena (PbS). 
–  Metal muito maleável mas pouco dúctil. Funde a 327°C. 
–  Massa específica entre 11,20 e 11,45kg/dm³ 
–  Módulo de elasticidade 16GPa. 
•  Estanho: 
–  Seu minério é a cassiteria (SnO2). 
–  Muito maleável e muito dúctil. 
Chumbo e estanho 
•  Aparência: 
–  Sólidos à temperatura ambiente, apresenta brilho 
característico (que pode ser aumentado por polimento ou 
tratamento químico) 
•  Densidade: 
–  Varia muito. Os metais comuns entre 2,56 e 11,45 (a 
platina alcança 21,30) 
•  Condutibilidade elétrica: 
–  Boa condutibilidade 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Dilatação e condutibilidade térmica: 
–  Coeficiente de dilatação entre 0,030 – 0,1mm/m/°C 
(vidro: 0,008mm/m/°C e concreto: 0,01mm/m/°C) 
–  Zinco > chumbo > estanho > cobre > ferro > aço. 
–  Condutibilidade térmica entre 1,006 e 0,080 calorias 
gramas/s/cm²/m/°C 
–  Prata > cobre > alumínio > zinco > bronze > ferro > 
estanho > níquel > aço > chumbo. 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Resistência à tração NBR ISO 6892: 2013–  Uma das propriedades mais importantes na construção 
civil 
–  Forma e dimensão do CP depende do produto 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Resistência à tração NBR ISO 6892: 2013 
–  Ensaio com velocidade e condições do ambiente 
controladas. 
–  Resistência à tração é dada pela divisão da força 
aplicada pela área inicial da seção transversal 
–  Também é obtido alongamento percentual após a 
ruptura: 
•  Lu à comprimento de medida após a ruptura 
•  L0 à comprimento inicial 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Relação tensão x deformação 
16 à Ag - alongamento não proporcional percentual sob força máxima 
17 à Agt – alongamento total percentual sob força máxima 
14 à A – alongamento percentual após a ruptura 
18 à At - alongamento percentual total na ruptura 
25 à Rm – resistência à tração 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Dureza 
–  Aparelho de dureza Brinell (NBR NM ISO 6506-1:2010) 
•  Esfera de diâmetro D (do equipamento) e carga aplicada P à 
imprime marca de diâmetro d 
–  Aparelho de dureza Rockwell 
•  Feito de modo semelhante ao Brinell, mas o cálculo é em função da 
penetração. 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Fadiga 
–  Ruptura que ocorre quando o material é solicitado 
repetidas vezes por cargas menores ou em sentidos 
variados. 
Principal causa de ruína em metais 
Ruptura sem aviso 
O processo ocorre pelo início e propagação 
 de fissuras. E geralmente a superfície da 
 fratura é perpendicular à direção da tensão 
 aplicada. 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Corrosão 
–  Corrosão (ou oxidação) 
•  Transformação em compostos não aderentes, solúveis ou dispersíveis 
no ambiente em que o metal se encontra 
•  O metal doa elétrons a alguma substância oxidante existente no meio 
ambiente (O, H, H2O, H2S, etc.), formando óxidos, hidróxidos, sais, 
etc. 
–  Corrosão química 
–  Corrosão eletroquímica 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Corrosão 
–  Corrosão química 
•  Os elétrons perdidos pelo metal se combinam no mesmo lugar onde 
são produzidos 
•  Ex.: cobre ao ar livre e temperatura elevada à película de óxido 
cuproso vermelho e óxido cúprico negro. 
–  Corrosão eletroquímica 
•  Os elementos são liberados num local e captados em outro. 
•  Fenômeno de mesma natureza das pilhas. 
•  Necessário um meio condutor externo e um contato interno. 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Corrosão 
–  Corrosão química 
•  Os elétrons perdidos pelo metal se combinam no mesmo lugar onde 
são produzidos 
•  Ex.: cobre ao ar livre e temperatura elevada à película de óxido 
cuproso vermelho e óxido cúprico negro. 
–  Corrosão eletroquímica 
•  Os elementos são liberados num local e captados noutro. 
•  Fenômeno de mesma natureza das pilhas. 
•  Necessário um meio condutor externo e um contato interno. 
Propriedades importantes e 
ensaios 
Exemplos de potenciais padrões	
  
Oxidante	
   E0 (V)	
   Redutor	
  
Au3+	
   +1.50	
   Au	
  
Ag+	
   +0.80	
   Ag	
  
Fe3+	
   +0.77	
   Fe2+	
  
Cu2+	
   +0.34	
   Cu	
  
H3O+	
   0.00	
   H2 (g)	
  
Pb2+	
   -0.13	
   Pb	
  
Sn2+	
   -0.14	
   Sn	
  
Ni2+	
   -0.23	
   Ni	
  
Cd2+	
   -0.40	
   Cd	
  
Fe2+	
   -0.44	
   Fe	
  
Zn2+	
   -0.76	
   Zn	
  
Al3+	
   -1.66	
   Al	
  
•  Corrosão 
–  Corrosão eletroquímica 
•  Potencial elétrico diferente entre as substâncias. 
•  Em geral, quando dois metais ficam em contato, o de maior potencial 
tende a corroer o de menor potencial. 
•  Reação à mais rápida quanto maior a diferença. 
•  Também pode ocorrer quando não há contato entre metais diferentes. 
Por exemplo, em pontos onde o elemento é amassado (que formam 
zonas com potencial diferente). 
Propriedades importantes e 
ensaios 
•  Proteção contra a corrosão 
–  Difícil eliminar a corrosão, pois os óxidos formados são 
mais estáveis que o metal puro. 
•  Escolha de liga ou metal adequado ao ambiente de atuação (por 
exemplo, o alumínio que forma uma camada protetora firme e 
inibidora de corrosão). 
•  Recobrimento do metal por um óxido ou sal insolúvel e resistente. 
•  Capeamento metálico à cobertura por outro metal (ex.: 
galvanização) 
Propriedades importantes e 
ensaios