Metais não-ferrosos

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Metais não-ferrosos
Ciência dos Materiais - EQI365
Prof. Robinson Manfro 
Edson Alves
Filipe Gobbi
Gabriel Nunes
Gean Almeida
Guilherme Sales
Matheus Faria
Rafael Xavier
Raphael Murta
Metais não-ferrosos
Introdução
● Ferro é muito versátil e abundante, mas tem 
limitações claras:
○ Muito denso.
○ Mau condutor.
○ Suscetível a corrosão.
● Metais não-ferrosos são empregados quando 
ligas ferrosas não suprem certas 
necessidades.
“Metal não-ferroso caracteriza-se por um metal (ou liga) que não contém ferro 
em quantidades significativas na sua composição.”
Cobre como fio condutor
Introdução
● São em geral mais caros que os metais 
ferrosos.
● Podem fornecer uma gama de 
propriedades.
Alumínio combina baixa densidade e resistẽncia 
mecânica, sendo muito utilizado em esquadrias.
Algumas aplicações
Zinco - metal de sacrifício Cromo - resistência a corrosão
Algumas aplicações
Neodímio - propriedades magnéticas Estanho - rolamentos
Cobre – Informações Gerais
•Primeiro metal a ser utilizado pelo homem;
•Terceiro metal mais consumido no mundo;
• As minas mais importantes estão no Chile, 
EUA, Canadá e Rússia;
•O produto final geralmente é o catodo de 
cobre e os vergalhões;
Cobre – Características Típicas
• Metal não magnético;
• Pode ser utilizado puro ou em ligas;
• Alta condutividade elétrica e térmica;
• Resistente a meios corrosivos;
• Flexível e maleável;
• Elasticidade e resistência a tensão
 variam de forma inversamente
 proporcional ao tamanho do grão;
• Padrão IACS;
Cobre – Ligas Metálicas
•Normalmente utilizado na forma pura;
•Os elementos adicionados produzem novas características;
Sistema CDA – Divisão das Ligas
Cobre Comercial
•Excelente resistência à corrosão;
oAtmosfera (úmida ou corrosiva)
oÁgua agressiva (salgada e salobra)
oÁgua não aerada, baixa velocidade e pH>6
oMeios fortemente ácidos não-oxidantes
oAtacado por H2S na presença de umidade
•Resistência a compostos orgânicos (Alcoóis, éteres, hidrocarbonetos e ácidos graxos);
•Resistente a soda e potassa cáustica e soluções alcalinas (exceto amoniacais) a qualquer 
concentração e temperatura ambiente;
Latão - Cobre e Zinco
•Pode conter até 45% de Zn e pequenas quantidades de Al, Sn, Fe e 
 outros elementos;
•Quanto maior o teor de Zn, maior a resistência mecânica, 
 menor o custo e a resistência à corrosão;
•Em meios alcalinos, neutros ou ligeiramente ácidos, a corrosão é localizada;
•Em meios fortemente ácidos pode ocorrer um processo de corrosão generalizada.
•Utilizado em moedas, radiadores de automóveis, válvulas e ferragens.
Latão - Propriedades Mecânicas
Diagrama Cobre-Zinco
Bronze – Cobre e Estanho
•São ligas de cobre com teor de Sn até 20%, podendo conter outros 
elementos.
•Qualidades mecânicas e resistência a temperatura melhor que o cobre 
comercial (Podendo chegar até 370°C);
•Bronze de alumínio (4 a 10%) – Al aumenta a resistência mecânica, a 
oxidação e o comportamento em pH >7;
•Bronze-Si tem melhor resistência corrosão.
•Aplicações: Construção de válvulas pequenas, mecanismos internos de 
válvulas grandes e para espelhos de trocadores de calor.
Bronze – Propriedades Mecânicas
Cuproníquel
•Conteúdo de Ni varia de 10 à 30%;
•10 a 18% de Ni são alpacas, sendo confundida devido sua coloração com a prata;
•Melhores ligas à base de cobre em relação a corrosão e a trabalho em temperatura 
elevada;
•Possuem custo elevado;
•Não recomendados para meios sulfurosos em altas temperaturas, também podem 
ser severamente atacados por hipoclorito;
•Aplicação: feixes tubulares de trocadores de calor e tubulações de ácidos diluídos .
Cuproníquel – Propriedades Mecânicas
Composições, Propriedades e Aplicações
Níquel e ligas
Níquel e ligas
Níquel Comercial
Aplicações: catalisadores, baterias
Níquel e ligas
● Maior dureza e resistência mecânica;
● Maior resistência contra salmoura, ácido 
sulfúrico, ácido clorídrico e ácido 
fluorídrico;
Níquel e ligas
INCONEL
→ Inconel 600: Ni 72%, Cr 14-17%, Fe 6-10%, Mn 1%;
→ Boa resistência aos álcalis e ácidos orgânicos;
→ Utilizado com amônia em qualquer condição;
→ Boa resistência mecânica.
Aplicação: Processos que ocorrem em elevadas temperaturas.
Níquel e ligas
MONEL Vs. INCONEL
Monel 400 Inconel 625
Temperatura de atuação (°C) 550 1000
Resistência à tensão (ksi) 80 125
HF Excelente Ruim
HNO3 Não aceitável Bom
Água salgada Muito bom Excelente
● Monel é mais barato que 
Inconel;
● Monel é mais susceptível 
à corrosão em água 
salgada parada.
Níquel e ligas
Níquel e ligas
Níquel e ligas
HASTELLOYS
→ Hastelloy B-2:
→ Ni 59-65%, Mo 26-30%, Fe 4-6%, Cr 1%, Co 2,5%, 
Mn 1%;
→ Uma das ligas industriais com melhor resistência a 
corrosão que existe;
→ Trabalha com qualquer [HCl] e T (incluindo gás de 
HCl úmido).
Obs: Tamb: corrosão < 0,012mm/ano. 
 Qualquer T: corrosão < 0,5mm/ano
Níquel e ligas
HASTELLOYS
→ Hastelloy C-22:
→ Ni 51-59%, Cr 14.5-16.5%, Mo 15-17%, Fe 
4-7%, W 3-4%, Co 2.6%;
→ Boa resistência a oxidantes mais enérgicos;
→ Tlim = 1100ºC em meio oxi-redutores;
→ Usado com ác. sulfúrico, sulfuroso, crômico e 
nítrico em ampla faixa de [c] até 80ºC e com sais 
fortemente oxidantes (Ex.: cloreto de ferro) e com 
hipocloritos (Ex.: Cl livre).
→ Hastelloy D:
→ Ni 81%, Si 9%, Cu 3%, Co 1.5%,Fe 2%, Cr 
1%;
→ Desenvolvida especialmente para H2SO4;
→ Corrosão < 0,01mm/ano em T<100ºC.
Níquel e ligas
HASTELLOYS
→ Hastelloy G-30:
→ Ni 44%, Cr 22%, Mo 6.5%, Fe 20%, Cu 2%, Co 2%, W 1%;
→ Excelente resistência a H2SO4 e H3PO4 mesmo aquecidos, aos 
oxi-redutores enérgicos e aos álcalis;
→ Corrosão < 0,01mm/ano em T<100ºC.
→ Aplicação dos Hastelloys:
→ Peças pequenas e trocadores de calor;
→ Apenas quando não houver outra solução devido ao alto custo.
Alumínio e ligas
Propriedades 
do Alumínio:
→ Densidade : 2,7 g/cm³
→ Elevada condutividade Térmica e Elétrica
→ Atóxico
→ Resistência à Oxidação e a Corrosão 
→ Baixa Resistência mecânica ( Al puro : 60MPa )
Alumínio e ligas
Propriedades 
das Ligas:
→ Maior resistência mecânica
→ Variação das propriedades
→ Maiores aplicações 
Alumínio e ligas
Produção do 
Alumínio:
→ Matéria-prima : Bauxita e Sucata
→ Refinamento (Produção de Alumina)
→ Processamento da Alumina (Al2O3)
→ Moldagem 
Alumínio e ligas
Aplicações: 
Liga 1050
Chapas, Bobinas e tubos
Resistente à corrosão, baixa resistência 
mecânica e boa maleabilidade.
Refletores, luminárias e trocadores de 
calor.
Alumínio e ligas
Aplicações: 
Liga 1350
Alta condutividade elétrica e 
maleabilidade.
Condutores elétricos.
Alumínio e ligas
Aplicações: 
Liga 6351
Alta resistência mecânica, alta 
resistência à corrosão, boa 
maleabilidade e boa usinagem.
Engenharia estrutural, construção 
de navios, peças de usinadas , 
veículos e equipamentos.
Chumbo e ligas
→ À temperatura ambiente, o chumbo encontra-se no estado 
sólido;
→ Metal tóxico, pesado, macio, maleável e mau condutor de 
eletricidade;
→ Forma parte de ligas metálicas para a produção de soldas, 
fusíveis, revestimentos de cabos elétricos, materiais antifricção, 
metais de tipografia;
→ Densidade relativa de 11,4;
→ Altamente resistente à corrosão.
Propriedades 
do Chumbo:
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metal
https://pt.wikipedia.org/wiki/Veneno
https://pt.wikipedia.org/wiki/Maleabilidade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Electricidade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Liga_met%C3%A1lica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Solda
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fus%C3%ADvel
Chumbo e ligas
→ Raramente é encontrado no seu estado elementar;
→ O mineral de chumbo mais comum é o sulfeto denominado 
de galena;
→ Outro minerais: cerusita (carbonato) e anglesita (sulfato);
→Os minerais são concentrados até alcançarem um conteúdo 
de 40% ou mais de chumbo antes de serem fundidos.
Ocorrência e 
Obtenção:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mineralhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Galena
Chumbo e ligas
→ Ustulação Redutiva;
→ Produção de chumbo a partir do minério galena (sulfeto de 
chumbo(II)):
 
PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2 (ustulação)
PbO + CO +calor → Pb + CO2 (redução)
PbO + C → Pb + CO 
→ Processo de Refino.
Ocorrência e 
Obtenção:
Alto forno
https://pt.wikipedia.org/wiki/Galena
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfeto_de_chumbo(II)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfeto_de_chumbo(II)
Chumbo e ligas
→ Ligas:
→ Obtidas por fusão;
→ Contém ~ 2% de Ag, Cu, Sb entre outros metais;
→ Melhores qualidades mecânicas (aprox. o dobro da 
resistência de Pb puro. 2.8kg/mm² X 1.2kg/mm²).
→ Revestimento anti-corrosivo;
→ Tubulações de pequeno diâmetro, sem P e Tamb (ex.: 
esgoto);
→ Ligas de chumbo são mais comuns em baterias, soldas e 
revestimentos protetores. 
Aplicações:
Titânio e suas ligas - Classificação e produção
→ Transformação alotrópica
→ Produção cara
→ Muito reativos (Contaminação)
 
Titânio e suas ligas - Propriedades
→ Alta resistência à corrosão
→ Boa resistência mecânica
→ Baixa densidade
→ Relação resistência mecânica/peso
 
Titânio e suas ligas - Aplicações
→ Industria Médica (Osteointegração)
→ Industria Aeroespacial (altas temperaturas)
 
Liga Cobalto-Cromo-Molibdênio
→ Liga 66Co-28Cr-6Mo
→ Produção ASTM F1537
→ Forja 1200ºC
→ Aplicada em implantes e próteses
→ Alta resistência à corrosão e desgaste em 
meio fisiológico, superiores às de aço inox
Diagrama de equilíbrio binário Co-Cr
→No diagrama Co-Cr pode-se observar a transformação alotrópica (~13 a 35% Cr)
→Reação eutética (~44% Cr a 1395°C)
Diagrama de equilíbrio binário Mo-Co
→Reação eutética (~70% Co a 1335°C)
Diagrama de equilíbrio binário Cr-Mo
→ Sistema isomorfo com um mínimo de ~12,5% Cr a 1820°C
Diagrama Co-Cr-Mo na seção isotérmica a 1200 °C
→ Estrutura cúbica de face centrada (CFC) determinada com solubilidade máxima de ~21% Mo
→ Aumento do teor de Cr e Mo aumenta a dureza da liga Co-Cr-Mo
Microestrutura da liga Co-Cr-Mo
→ Microscópio eletrônico de varredura (MEV)
→ Policristalina fina, grãos abaixo de 20 μm, sem a presença de poros
Bibliografia
● JOHN, V. B. Introduction to Engineering Materials. 1985. MacMillan.
● CALLISTER, W. Materials Science and Engineering, an Introduction. 2010. Wiley.
● FROES, F.H. – Titanium: physical metallurgy, processing, and applications-ASM 
International (2015) 
● http://www.cetem.gov.br/santo_amaro/pdf/cap12.pdf
● SANTOS, L. B. Processamento e caracterização da liga 66Co-28Cr-6Mo (% peso) para 
implantes
http://www.cetem.gov.br/santo_amaro/pdf/cap12.pdf