Ligas n ferrosas

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Prof. Dr. Jairo José de Oliveira Andrade Prof. Dr. Jairo José de Oliveira Andrade -- FENG/PUCFENG/PUC--RSRS
Ligas não FerrosasLigas não Ferrosas
?? Ligas ferrosasLigas ferrosas
•• Diversidade de propriedadesDiversidade de propriedades
•• Facilidade de produFacilidade de produççãoão
•• Baixo custoBaixo custo
•• LimitaLimitaççõesões
–– CorrosãoCorrosão
–– Alta densidadeAlta densidade
?? Ligas não ferrosasLigas não ferrosas
•• Ligas de uma enorme variedade de metaisLigas de uma enorme variedade de metais
?? Ligas de CobreLigas de Cobre
•• Cobre puroCobre puro
–– Estrutura Estrutura cfccfc
–– Macio, dMacio, dúúctil e deformctil e deformáável a friovel a frio
–– Boa resistência Boa resistência àà corrosãocorrosão
–– Empregado nas indEmpregado nas indúústrias elstrias eléétricastricas
–– Elevada condutibilidade elElevada condutibilidade eléétricatrica
•• Impurezas Impurezas →→0,04% de f0,04% de fóósforo reduz a sforo reduz a 
condutibilidade em 25%condutibilidade em 25%
•• Ligas de cobreLigas de cobre
–– Elevada ductilidadeElevada ductilidade
–– Boa resistência a corrosãoBoa resistência a corrosão
–– Boa resistência mecânica e rigidezBoa resistência mecânica e rigidez
•• Cobre + zinco Cobre + zinco →→ latãolatão
–– Liga mais comumLiga mais comum
–– AtAtéé 45% de zinco45% de zinco
–– Propriedades dependem da concentraPropriedades dependem da concentraçção de ão de ZnZn
•• Cobre + estanho Cobre + estanho →→ bronzesbronzes
–– Mais fortes que os latõesMais fortes que os latões
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•• Propriedades de algumas ligas de cobrePropriedades de algumas ligas de cobre
Mancais, anéis de pistões, 
conexões para vapor, 
engrenagens
2515231088 Cu + 10 
Sn + 2 Zn
Bronze 
estanhado
Componentes de condensadores 
e trocadores de calor, tubulação 
para água salgada
3612538070 Cu + 30 
Ni
Cobre-
níquel
Parte central de radiadores, 
componentes de munições, 
cápsulas de lanternas
687530070 Cu + 30 
Zn
Latão para 
cartuchos
1140 – 1310
220
Limite de 
resistência à 
tração (MPa)
Molas, válvulas, diafragmas4 – 10 690 – 86098,71 Cu + 
1,9 Be + 0,2 
Co
Cobre 
berílio
Fios elétricos, rebites, telas para 
filtração, panelas, pregos, 
coberturas para telhados
456999,96 Cu +
0,04 O
Cobre 
eletrolítico 
tenaz
Aplicações típicasDuctilidade 
(%AL em 
50 mm)
Limite de 
escoamento 
(MPa)
Composição 
(%)
Nome da 
liga
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?? Ligas de alumLigas de alumíínionio
•• AlumAlumíínionio
–– Baixa densidade (2,7 Baixa densidade (2,7 
g/cmg/cm33) ) →→ 1/3 da densidade 1/3 da densidade 
do ado aççoo
–– ÓÓtimo condutor de timo condutor de 
temperatura e eletricidadetemperatura e eletricidade
–– Resistente Resistente àà corrosãocorrosão
–– Alta ductilidadeAlta ductilidade
•• Estrutura Estrutura cfccfc
•• Aumento da resistência Aumento da resistência 
mecânicamecânica
–– Ligas com Cu, Mg, Ligas com Cu, Mg, MnMn e e ZnZn
•• FormaFormaçção de ligas ão de ligas →→ diminuidiminuiçção da resistência ão da resistência 
àà corrosãocorrosão
•• Propriedades de algumas ligas de alumPropriedades de algumas ligas de alumíínionio
Linhas de combustível e de óleo 
em aeronaves, tanques de 
combustível, rebites, arames
12 – 1819523097,25 Al + 2,5 
Mg + 0,25 Cr
110
90
Limite de 
resistência à 
tração (MPa)
Utensílios de cozinha, vasos e 
tubulação de pressão
30 – 404098,58 Al + 
0,12 Cu + 1,2 
Mn + 0,1 Zn
Equipamentos para manuseio e 
armazenamento de alimentos e 
produtos químicos
35 – 453599,88 Al +
0,12 Cu
Aplicações típicasDuctilidade 
(%AL em 
50 mm)
Limite de 
escoamento 
(MPa)
Composição 
(%)
•• Novas ligas com Mg têm aplicaNovas ligas com Mg têm aplicaçção na industria ão na industria 
automobilautomobilíísticastica
–– ReduReduçção do consumo ão do consumo →→ redureduçção de pesoão de peso
•• De 1976 a 1986 o peso mDe 1976 a 1986 o peso méédio dos automdio dos automóóveis veis 
caiu cerca de 16% devido caiu cerca de 16% devido àà redureduçção de 29% ão de 29% 
do uso de ado uso de açços, ao aumento de 63% do uso de os, ao aumento de 63% do uso de 
ligas de Al e de 33% no uso de polligas de Al e de 33% no uso de políímeros e meros e 
compcompóósitossitos
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?? Ligas de MagnLigas de Magnéésiosio
•• Material estrutural com menor Material estrutural com menor 
densidade (1,7 g/cmdensidade (1,7 g/cm33) ) 
•• Muito empregado em aviaMuito empregado em aviaççãoão
•• CaracterCaracteríísticassticas
–– Estrutura Estrutura hchc
–– Baixo mBaixo móódulo de elasticidade dulo de elasticidade 
(45.10(45.1033 MPa)MPa)
–– Baixo ponto de fusão (651Baixo ponto de fusão (651ooC)C)
•• LigasLigas
–– Relativamente instRelativamente instááveisveis
–– SuscetSuscetííveis veis àà corrosão em ambientes marinhoscorrosão em ambientes marinhos
•• Boa resistência em atmosferas normaisBoa resistência em atmosferas normais
–– SubstituiSubstituiçção ao plão ao pláásticos de engenhariasticos de engenharia
•• Densidades comparDensidades comparááveisveis
•• Ligas Mg comparadas aos plLigas Mg comparadas aos pláásticos sticos →→ mais mais 
rríígidos, reciclgidos, reciclááveis e menor custo de produveis e menor custo de produççãoão
•• Propriedades de algumas ligas de magnPropriedades de algumas ligas de magnéésiosio
Rodas automotivas613022093,87 Mg + 
0,6 Al + 0,13 
Mn
350
262
Limite de 
resistência à 
tração (MPa)
Peças forjadas de máxima 
resistência para aeronaves
1128594,05 Mg + 
5,5 Zn + 0,45 
Zr
Estruturas e tubulações, proteção 
catódica
1520095,98 Mg +
3 Al + 1 Zn + 
0,2 Mn
Aplicações típicasDuctilidade 
(%AL em 
50 mm)
Limite de 
escoamento 
(MPa)
Composição 
(%)
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?? Ligas de titânioLigas de titânio
•• Produtos relativamente novos na engenhariaProdutos relativamente novos na engenharia
•• Material puroMaterial puro
–– Pouca densidade (4,5 g/cmPouca densidade (4,5 g/cm33))
–– Afinidade pelo nitrogênio e pelo oxigênioAfinidade pelo nitrogênio e pelo oxigênio
•• CaracterCaracteríísticassticas
–– Limites de resistência Limites de resistência ≈≈ 1400 MPa 1400 MPa 
–– Alto mAlto móódulo de elasticidade (107.10dulo de elasticidade (107.1033 MPa)MPa)
–– Alto ponto de fusão (1668Alto ponto de fusão (1668ooC)C)
•• LigasLigas
–– DDúúcteiscteis
–– Facilidade de forjamento e Facilidade de forjamento e usinagemusinagem
–– Elevada resistência Elevada resistência àà corrosão em temperaturas corrosão em temperaturas 
normaisnormais
–– Não sofrem alteraNão sofrem alteraçções em ambientes marinhosões em ambientes marinhos
–– LimitaLimitaççãoão
•• Reatividade quReatividade quíímica com outros metais em mica com outros metais em 
temperaturas elevadastemperaturas elevadas
•• Desenvolvimento de tDesenvolvimento de téécnicas nãocnicas não--
convencionais de beneficiamento convencionais de beneficiamento →→aumento aumento 
de custosde custos
•• Empregado em aviões Empregado em aviões →→ ConcordeConcorde
Implantes e próteses de 
elevada resistência, 
componentes estruturais
1487794790 Ti + 6 Al 
+ 4 V
α-β
826
484
Limite de 
resistência à 
tração (MPa)
Invólucros e anéis de motores 
a turbina a gás, equipamentos 
que trabalham a altas temp.
1678492,5 Ti + 5 
Al + 2,5 Sn
α
Invólucros de motores a jato, 
carcaças e fuselagens de 
avião
2541499,1 TiComercialmente 
pura
Aplicações típicasDuctilidade 
(%AL em 
50 mm)
Limite de 
escoamento 
(MPa)Composição 
(%)
Tipo da liga
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?? Metais refratMetais refratááriosrios
•• NiNióóbio (bio (NbNb), molibdênio, tungstênio (W), tântalo ), molibdênio, tungstênio (W), tântalo 
(Ta)(Ta)
•• CaracterCaracteríísticassticas
–– AltAltííssimo ponto de fusão ssimo ponto de fusão 
•• NiNióóbio = 2468bio = 2468ooCC
•• Tungstênio = 3410Tungstênio = 3410ooC C →→mais alta entre todos mais alta entre todos 
os metaisos metais
–– LigaLigaçções atômicas extremamente fortesões atômicas extremamente fortes
–– Elevado mElevado móódulo de deformadulo de deformaçção, resistência e ão, resistência e 
durezadureza
•• EmpregosEmpregos
–– Filamentos de lâmpadas, cadinhos, eletrodos de Filamentos de lâmpadas, cadinhos, eletrodos de 
soldagem, entre outrossoldagem, entre outros
?? SuperSuper--ligas ligas 
•• Ligas de cobalto, nLigas de cobalto, nííquel ou ferro com niquel ou ferro com nióóbio, bio, 
molibdênio, tungstênio, tântalo, Cr e Timolibdênio, tungstênio, tântalo, Cr e Ti
•• CaracterCaracteríísticassticas
–– Resistem em atmosferas oxidantes a altas Resistem em atmosferas oxidantes a altas 
temperaturastemperaturas
–– ManutenManutençção da integridade mecânicaão da integridade mecânica
•• UsosUsos
–– Turbinas de aviãoTurbinas de avião
–– Reatores nuclearesReatores nucleares
–– Equipamentos petroquEquipamentos petroquíímicosmicos
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?? Metais nobresMetais nobres
•• Caros Caros →→ preciosospreciosos
•• Propriedades superiores ou notPropriedades superiores ou notááveis veis →→ nobresnobres
•• CaracterCaracteríísticassticas
–– MolesMoles
–– DDúúcteiscteis
–– Resistentes ao calorResistentes ao calor
•• Prata, ouro, platina, palPrata, ouro, platina, paláádio, rdio, róódio, rutênio, irdio, rutênio, iríídio, dio, 
óósmiosmio
•• EmpregosEmpregos
–– Prata, ouro, platina Prata, ouro, platina →→ largamente usados em joalherialargamente usados em joalheria
•• Prata e ouro + cobre Prata e ouro + cobre →→aumento da resistênciaaumento da resistência
•• Prata de lei Prata de lei →→ 7,5% de cobre7,5% de cobre
•• Prata + ouro Prata + ouro →→materiais de restauramateriais de restauraçção dentão dentááriaria
?? Ligas nãoLigas não--ferrosas diversasferrosas diversas
•• Ligas de nLigas de nííquel quel 
–– Alta resistência Alta resistência àà corrosão (ambientes bcorrosão (ambientes báásicos e sicos e 
áácidos)cidos)
–– MonelMonel = 65% = 65% NiNi + 28% de Cu e ferro+ 28% de Cu e ferro
•• Alta resistência mecânica e Alta resistência mecânica e àà corrosãocorrosão
•• Emprego: bombas, vEmprego: bombas, váálvulas e componentes em lvulas e componentes em 
contato com petrcontato com petróóleo leo 
•• Ligas de zincoLigas de zinco
–– Boa resistência e rigidezBoa resistência e rigidez
–– AAçços comuns ao C revestido por uma fina camada de os comuns ao C revestido por uma fina camada de 
ZnZn
•• CorrCorróói primeiro o i primeiro o ZnZn
–– Cadeados, cercas, telas, parafusos, equipamentos de Cadeados, cercas, telas, parafusos, equipamentos de 
escritescritóóriorio
	Ligas não Ferrosas