Ligas Metálicas e suas Propriedades

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Metais 
 
 Introdução 
 
 No estudo das ligações química aprendemos que a ligação metálica ocorre entre dois 
átomos de mesmo metal. Esta ligação ocorre com a liberação dos elétrons de valência 
formando um mar de elétrons livres. 
 No estudo da ligação metálica encontramos também o conceito de ligas metálicas, 
definido como a fusão de duas placas metálicas. Na aula de hoje veremos que as ligas 
metálicas também podem ser formadas por metal junto com um não metal. 
 As ligas metálicas são classificadas em ferrosas e não ferrosas. 
 
 
Ligas Ferrosas 
 
 As ligas ferrosas são ligas em que o Ferro é o principal constituinte. As principais são 
aços e ferro fundido. São muito utilizadas em materiais para construção, porém possuem a 
desvantagem de serem susceptíveis a corrosão. 
 Os aços são ligas de ferro de carbono com alguns outros elementos de formação de 
liga. As propriedades mecânicas desta liga estão relacionadas a quantidade de carbono nela. 
 Os aços com baixo teor de carbono são aqueles que possuem em média menos de 
0,25 % em massa de carbono na liga. São ligas moles e fracas, mas com uma grande 
ductilidade. 
 
Ductilidade é a capacidade que um material tem de formar fios. 
 
 As ligas de aço com baixo teor de carbono são bastante utilizadas em carcaça de 
automóveis, chapas de tubulações entre outros. 
 Os aços com médio teor de carbono são aqueles que possuem entre 0,25 e 0,60 % em 
massa de carbono na liga. Possuem baixa endurecibilidade e podem ser termicamente 
tratadas. São bastante utilizadas em engrenagens e virabrequins. 
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 Os aços com maior teor de carbono são aqueles que possuem entre 0,6 e 1,6 % em 
massa de carbono na liga. São os mais duros e os mais resistentes, porém os menos dúcteis. 
São bastante utilizados em ferramentas juntamente com outros de liga como cobre, vanádio, 
crômio e níquel. Esses elementos se combinam com o carbono para formar os carbetos, que 
são compostos mais duros e resistentes. 
 Os aços inox são resistentes a corrosão. Neste caso o elemento de liga é o crômio com 
uma composição de pelo menos 11 % em massa. A resistência a corrosão também pode ser 
melhorada com a adição de níquel e molibdênio. 
 Estes outros elementos são adicionados ao aço inox para proteger o ferro, porque 
geralmente eles se oxidam gerando óxidos que formam uma camada fina protegendo a liga. 
Esse processo tem o nome de passivação de metais. 
 Alguns aços inoxidáveis são utilizados em temperaturas elevadas, até 1000 ºC. 
 Os ferros fundidos formam uma classe de ligas com mais de 2,14 % em massa de 
carbono e com outros elementos de liga. 
 
Ligas não-ferrosas 
 
 As ligas ferrosas possuem uma variedade de propriedades mecânicas, porém possuem 
algumas limitações como densidade relativamente alta e baixa condutividade elétrica. 
 As ligas não-ferrosas são aquelas em que o ferro não é o elemento principal, elas 
costumam a ser classificadas de acordo com o seu metal base. 
 
Ligas de cobre 
 
 O cobre sem estar em ligas é mole dúctil. Ele é bem resistente a corrosão e as 
propriedades de resistência a corrosão podem ser melhoradas com a formação de ligas. 
 
 O latão é uma liga onde o zinco é o elemento de liga predominante. As aplicações 
mais comuns são bijuterias, radiadores automotivos e instrumentos musicais. 
 
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 O Bronze são ligas de cobre com outros elementos como estanho, alumínio, silício e 
níquel. São mais resistentes que o latão e possuem uma alta resistência a corrosão. São 
utilizadas em buchas de trens de pouso de aeronaves a jato, molas e instrumentos cirúrgicos e 
dentários. 
 
 
Ligas de alumínio 
 
 As ligas de alumínio possuem densidade baixa, condutividade elétrica elevada e 
resistência a corrosão. A principal limitação do alumínio é a sua baixa temperatura de fusão 
660 ºC. Os principais elementos de liga são: cobre, magnésio, silício, manganês e zinco. 
 As principais utilizações das ligas de alumínio são peças estruturais de aeronaves, 
carcaças de ônibus e peças automotivas. 
 
Ligas de magnésio 
 
 Uma das características mais marcantes do magnésio é sua baixa densidade (1,7 
g/cm3) e por isso suas ligas são utilizadas geralmente em situações em que é necessário 
material leve. 
 As ligas de magnésio são suscetíveis a corrosão em ambientes marinhos. 
 
Ligas de titânio 
 
 As ligas de titânio possuem grande resistência mecânica e térmica além de serem 
dúcteis. Seu ponto negativo é a reatividade com outros metais em altas temperaturas. 
 Estas ligas são muito utilizadas em veículos espaciais e implantes cirúrgicos. 
 
Fabricação de metais 
 
 As fabricações de materiais metálicos são geralmente procedidas de processos de 
refinamento, formação de ligas e tratamentos térmicos. 
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 A fabricação de peças metálicas inclui a conformação de metais, fundição, metalurgia 
do pó e soldagem. 
 
Conformação de metais 
 
 A conformação ocorre quando a peça metálica é alterada através de uma deformação 
plástica, ou seja, uma deformação na forma. 
 O forjamento consiste na deformação da peça de metal normalmente quente através de 
sucessivas compressões. Chaves e ferramentas são fabricadas através desta técnica. 
 A laminação é um processo que consiste em submeter a peça metálica entre dois rolos 
e com isso a peça ganha uma forma de barra ou placa. 
 
Fundição de metais 
 
 A fundição é um processo no qual o metal é totalmente fundido e é colocado em um 
molde. Com a solidificação o metal assume a forma do molde. 
 
Metalurgia do pó 
 
 Esta técnica envolve a compactação de um material que está em pó, seguido por um 
tratamento térmico para produzir uma peça mais densa. 
 
Soldagem 
 
 Esta técnica consiste na união de duas ou mais peças metálicas para formar uma única 
peça. 
 
Bibliografia 
 
Bibliografia Básica 
 
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ASKELAND, D. R., PHULÉ, P. P. Ciência e Engenharia dos materiais, Ed. Cengage, 2008. 
 
CALLISTER JR., W. D., Introdução à Ciência e Engenharia de Materiais, Ed. LTC, 2006 
 
CHIAVERINI V., Tecnologia Mecânica, Vol. I e III, Ed. McGra 
w – Hill S.P, 2006. 
 
CALLISTER, W.D.J.; Fundamentos da ciência e engenharia de materiais uma abordagem 
integrada, 2 ª Edição, Rio de Janeiro: LTC, p.398, 2005. 
 
 
Bibliografia Complementar: 
 
- FELTRE, R. Química, São Paulo, Moderna, vol. 1, 5 ed., 2000. 562p 
 
- FERRANTE, M. Seleção de Materiais. São Carlos, Editora da UFSCar. 2002. 
 
- PADILHA, A. Materiais de Engenharia. Editora Hemus