Atividade Quimica pratique e compartilhe 2 - Gabriel Oliveira

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Atividade Química Geral e Ciência dos Matérias – Pratique e Compartilhe 
Gabriel Oliveira
UAM
“O estudante deverá realizar uma pesquisa sobre a relação entre as propriedades mecânicas das ligas metálicas utilizadas na fabricação de facas e espadas.
Procedimento: explicar, de forma objetiva, a relação entre o processo conhecido como conformação mecânica (encruamento) e a dureza final desses materiais.
O aluno deverá fazer um relato da evolução histórica desse processo, cujo início ocorreu há cerca de mil anos.”
A produção de ferro teve início na Anatólia cerca de 2000 AC tendo sido a idade do ferro plenamente estabelecida por volta de 100AC. Nessa época a tecnologia de fabricação de ferro se espalhou pelo mundo, cerca de 500 AC chegou às fronteiras orientais da Europa e por volta de 400 AC chegou à China. Os minérios de ferro eram facilmente encontrados e a outra matéria prima importante para a fabricação do aço, o carvão era bastante disponível. O ferro era produzido em pequenos fornos poço na forma de torrões ou pedaços sólidos, denominado tarugos. Esses eram em seguida forjados a quente na forma de barras de ferro trabalhado, possuindo maleabilidade, contendo, entretanto, pedaços de escória e carvão.
O teor de carbono destes primeiros aços variava de 0,07% até 0,8% sendo somente este último considerado, de fato, um aço. Quando o teor de carbono do aço supera 0,3%, o material se torna muito duro e frágil caso seja temperado (resfriado bruscamente em água) de uma temperatura acima de 850° a 900°C. A fragilidade pode ser evitada ou minimizada por aquecimento do aço a uma temperatura entre 350ºC e 500ºC, tratamento térmico denominado revenido. Esse trabalho a frio também é conhecido como encruamento.
O encruamento é um fenômeno modificativo da estrutura cristalina dos metais e ligas pouco ferrosas, em que a deformação plástica realizada abaixo da temperatura de recristalização causará o aumento de discordâncias na estrutura cristalina e consequentemente o aumento de resistência do metal. Resumindo, o encruamento é o aumento do limite elástico do material (resistência a tração) por deformação plástica.
Esse tipo de tratamento térmico era conhecido dos egípcios por volta de 900 AC e constituía a base de uma indústria siderúrgica que produzia um material ideal para fabricação de espadas e facas.
O processo passo a passo: 
1. Uma barra de aço (ferro e carbono) vai para uma fornalha até atingir cerca de 700 °C. Cada tipo de espada ou faca é feito com uma composição de aço diferente. Quanto mais carbono na liga, mais dura será a lâmina – o que aumenta o risco de quebra ao sofrer impactos
2. O cuteleiro (ou espadeiro) usava um martelo ou marreta como forma de uma prensa pneumática de hoje em dia para dar pancadas no aço quente e compactar o metal. Elementos indesejados, como o oxigênio, são eliminados da liga e o aço fica mais firme. Quando o aço esfria, volta ao forno para amolecer
3. Com a barra ainda candente – avermelhada e maleável pelo calor –, o forjador faz várias dobras antes de voltar a prensá-la. Isso garante que o ferro, o carbono e outros elementos presentes na liga, como cromo, níquel e silício, fiquem bem misturados
4. Para finalizar o serviço, a lâmina é conectada ao cabo, formado pela guarda (que separa a mão do guerreiro da lâmina), o punho (por onde ele empunha a espada) e o pomo (base que trava todo o conjunto com parafusos)
Evolução histórica do processo:
Forjamento: conformação por esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo.
Laminação: conjunto de processos em que se faz o material passar através da abertura entre cilindros que giram, modificando-o (em geral reduzindo) a seção transversal; os produtos podem ser placas, chapas, barras de diferentes seções, trilhos, perfis diversos, anéis e tubos.
Trefilação: redução da seção transversal de uma barra, fio ou tubo, “puxando-se” a peça através de uma ferramenta (fieira ou trefila) com forma de canal convergente.
Extrusão: processo em que a peça é “empurrada” contra a matriz conformadora, com redução da sua seção transversal. A parte ainda não extrudada fica contida num recipiente ou cilindro (container); o produto pode ser uma barra, perfil ou tubo.
Conformação de chapas: embutimento, estiramento, corte, dobramento.