Aula 8 Metais Parte 1

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Aula	8	–	METAIS	
(Parte	1)	
Profa.	Sandra	Carla	lima	Dórea	–	DEC/UFS	
Conceito	de		
Metal	
•  Os	materiais	metálicos	são	
			constituídos	geralmente	de		
	elementos	químicos	metálicos.		
•  Neles,	existem	elétrons	de	grande	mobilidade,	
por	causa	da	ligação	metálica	entre	átomos,	o	
que	confere	aos	metais	algumas	de	suas	
propriedades	típicas,	como	alta	condutividade	
térmica	e	elétrica.	
•  De	maneira	geral,	os	metais	são	bastante	
resistentes	a	solicitações	mecânicas	e	podem	
ser	deformados.	
Profa.	Sandra	Dórea	-	DEC/UFS	 2	
Conceito	de	Metal	
•  Para	a	engenharia,	de	um	modo	
geral,	o	METAL	é	um	material	com	
características	conhecidas,	como:	
grande	resistência	mecânica,	
relativa	condutibilidade	térmica	e	
elétrica,	alta	dureza,	forjabilidade,	
etc.	
•  Na	natureza	é	encontrado	de	duas	
maneiras:	em	estado	livre	(nativo)	
ou	como	composto	(mais	comum);	
•  Ao	conjunto	metal	+	impurezas	
(outros	elementos),	chama-se	
minério.	
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Obtenção	do	metal	
•  A	partir	do	minério,	a	obtenção	do	metal	passa	por	duas	fases	
distintas:		
–  a	mineração	e		
–  a	metalurgia.	
	
Mineração	=	extração	do	minério,	que	também	é	feita	em	duas	
etapas:	a	colheita	do	minério	e	a	sua	concentração.	
	
Metalurgia	=	tem	por	finalidade	obter	o	metal	puro,	a	partir	do	
composto	portador.	
	
	OBS.:	O	metal	mais	importante	ainda	hoje	é	o	ferro,	
seguido	pelo	cobre,	alumínio,	chumbo	e	zinco.	
	
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Estruturas	Cristalinas	dos	Metais	
	A	estrutura	cristalina	
dos	metais	é	formada	
por	um	conjunto	de	
células	unitárias.		
	A	célula	unitária	é	a	
menor	unidade	
estrutural	que,	
repetida	muitas	vezes	
em	três	dimensões,	
gera	o	cristal.		
	
	
		
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Estruturas	Cristalinas	dos	Metais	
	Existem	muitos	tipos	de	unidades	celulares,	porém,	no	
caso	dos	metais,	consideraremos	apenas	três:	
	
1	-	Célula	cúbica	simples:	cubo	que	consiste	em	8	
átomos;	
	
2	-	Célula	cúbica	de	corpo-centrado:	cubo	com	8	
átomos	nos	vértices	e	1	átomo	no	centro	=	9	átomos;	
	
3	-	Célula	cúbica	de	face-centrada:	cubo	com	8	átomos	
nos	vértices	e	1	átomo	em	cada	face	(6)	=	14	átomos.	
	
	
		
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Constituição	dos	metais	
•  FORMAÇÃO	DOS	GRÃOS	
– 	Os	átomos	se	reúnem	formando	os	
cristais,	que	são	as	moléculas	dos	metais;	
– As	moléculas	são	muito	pequenas,	não	
visíveis	e	ao	se	agruparem,	formam	os	
grãos	ou	dendrites	(do	grego	dendron	=	
árvore),	às	vezes	já	vistas	a	olho	nu;	
– 	A	maneira	de	arrumação	dos	dendrites	
interferirão	na	resistência	do	metal,	além	
da	sua	forma.	
	
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Classificação	dos		
Metais	
	Os	materiais	metálicos	podem	ser	
classificados	em	dois	grupos:	
§ Metais	puros	–	compostos	idealmente	de	
apenas	um	tipo	de	átomo;	
§ Ligas	metálicas	–	contêm	mais	de	um	
elemento	metálico	na	sua	composição.	
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PROPRIEDADES	DOS	METAIS	
•  Podem	ser	agrupadas	em:	
–  Constantes	físicas	(densidade,	pontos	de	fusão,	etc);	
–  Propriedades	elétricas	e	magnéticas;	
–  Características	mecânicas.	
v As	características	mecânicas	podem	ser	determinadas	
através	de:	
v Ensaios	estáticos:	tração,	compressão,	torção,	dureza,	
dobramento;	
v Ensaios	dinâmicos:	choque,	fadiga,	amortecimento;	
v Ensaios	diversos:	desgaste,	corrosão.	
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ENSAIO	DE	TRAÇÃO	
σ = F/S0 ⇒ ΔL/L0 = [(L´ - L0)/L0]100 
 
ESTRICÇÃO	OU	INSTABILIDADE	
PLÁSTICA	
	
e	=	[(S0	-	S)/S0)]100	
	
AÇOS	DOCES	(%C	<	0,3	%)	E	METAIS	MOLES		
	
•  FASE OE (ZONA I) ð FASE 
ELÁSTICA 
 E: limite de elasticidade ou 
limite de proporcionalidade feH	
•  FASE EE’ (ZONA II) ð FASE 
PLÁSTICA DE ESCOAMENTO 
 E´: limite de elasticidade 
convencional ou tensão de 
escoamento fy	
•  FASE E’M (ZONA III) ð FASE 
PLÁSTICA DE ENCRUAMENTO 
 M: limite de resistência fu	
•  FASE MS (ZONA IV) ð FASE DE 
ESTRICÇÃO 
 S: limite de ruptura 
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CASO MAIS COMUM (Ex. Al, AÇOS %C > 
0,4 %)	
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ENSAIO	DE	DOBRAMENTO	
•  DOBRAMENTO DE 
UMA BARRA OU 
CHAPA EM TORNO 
DE UM PINO 
CILÍNDRICO ATÉ 
FICAREM 
PARALELOS ÀS 
DUAS PONTAS 
•  A AMOSTRA NÃO 
DEVERÁ ROMPER 
OU FISSURAR	
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ESTRUTURA	DOS	AÇOS	
•  Aço ultradoce 0,05 < % C < 0,15 
 Uso: Peças estruturais, pregos 
•  Aço doce 0,15 < % C < 0,30 
 Uso: Peças estruturais, pregos 
•  Aço semiduro 0,30 < % C < 0,60 
 Trilhos, peças forjadas 
•  Aço duro 0,60 < % C < 0,75 
 Uso: Ferramentas 
•  Aço superduro 0,75 < % C < 1,20 
 Uso: Ferramentas 
•  Aço ao carbono 1,20 < % C < 1,70 
 Uso: Peças especiais Profa.	Sandra	Dórea	-	DEC/UFS	 15	
AÇO	PARA	CONSTRUÇÃO	-AÇO	DOCE	
•  RESERVA	PLÁSTICA	DE	
SEGURANÇA:		
	Graças	à	ductilidade	do	aço	
doce,	as	estruturas	metálicas	
terão	a	faculdade	de	equilibrar	
as	zonas	de	tensões	pela	
“adaptação	plástica”	sem	risco	
de	ruptura	sem	aviso		
§  AÇO	ESTRUTURAL	TÍPICO	(Ex.:	
ASTM	A36):		
σescoamento	mínima		250	MPa	
σresistência	mínima			400-550	MPa		
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AÇOS	PARA	CONCRETO	ARMADO 
	
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CLASSIFICAÇÃO	DOS	AÇOS	PARA	
CONCRETO	ARMADO	
A) DE ACORDO COM A APRESENTAÇÃO:	
•  * B A R R A S : s e g m e n t o s r e t o s c o m 
comprimento entre 10 e 12 m; diâmetros em 
mm: 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40. 
	
•  * FIOS: elementos de diâmetro nominal < 12 
mm; em rolos com diâmetros em mm: 3,2; 
4,5; 6,3; 8; 10; 12. 	
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CLASSIFICAÇÃO	DOS	AÇOS	PARA	
CONCRETO	ARMADO	
B) DE ACORDO COM O PROCESSO DE 
FABRICAÇÃO:	
•  * AÇOS DE DUREZA NATURAL (tipo A) - 
laminados a quente que não sofrem 
tratamento após a laminação: possuem 
acentuado patamar de escoamento, grandes 
deformações (10-15 %) e boa soldabilidade. 
•  * AÇOS ENCRUADOS A FRIO (tipo B) - aços 
de dureza natural cuja resistência foi 
aumentada por tração (trefilação) ou por 
torção.	
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CLASSIFICAÇÃO	DOS	AÇOS	PARA	
CONCRETO	ARMADO	
C) DE ACORDO COM AS CARACTERÍSTICAS 
MECÂNICAS (EB-3): 
 aço CA 24; CA 32; CA 40; CA 50 E CA 60. 
 - onde 24 a 60 significa a tensão de escoamento 
mínima (em kgf/mm2); 
 - além de outras características como: tensão de 
ruptura mínima, alongamento, dobramento, 
aderência etc. 
 
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ARAMES	E	TELAS		
•  ARAMES ð Finos fios de 
aço laminado, 
galvanizado ou não; 3 < 
∅ mm < 10 
•  ARAME RECOZIDO OU 
QUEIMADO ð Arame 
destemperado usado 
para amarar as barras de 
armadura de concreto 
armado com ∅ de 1,65 
mm e 1,24 mm 
•  TELAS ð Malhas fortes 
de arame; caracterizadas 
pela bitola do arame 
usado e pela abertura da 
malha 
 
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ARAMES	E	TELAS		
•  TELAS COM NÓS SOLDADOS usam 
geralmente os aços CA-50B (∅ > 10 
mm) ou CA-60 (3 < ∅ mm < 9); são 
comercializados em painéis ou rolos. 
 
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Exemplos do uso do aço nas construções 
Aeroporto de Porto em Portugal Estádio olímpico na China 
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REFERÊNCIAS	
Esta	aula	foi	preparada	tendo	como	base	as	seguintes	referências	
bibliográficas:	
§  Materiais	de	Construção	Civil	e	Princípios	de	Ciência	e	Engenharia	
de	Materiais	(2010).	ed.	Geraldo	C.	Isaia.		2.ed.	São	Paulo,	
IBRACON,	Vol.	1		
§  Ciências	dos	Materiais	(2008).	J.	F.	Shackelford.	São	Paulo,	Pearson	
Prentice	Hall.	
§  Materiais	de	Construção	(1995).	Eladio	G.	R.	Petrucci.	10.ed.	São	
Paulo,	Globo.		
§  Materiais	de	Construção	(1994).	Coord.L.	A.	Falcão	Bauer.	5.ed.	
Rio	de	Janeiro,	LTC.	
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