Tecnologia de materiais

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TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Os ferros fundidos são ligas terciarias de ferro, carbono e silício. Parecem com os aços, porém a grande diferença entre eles está no teor de carbono presente na liga. No aço o teor de carbono não ultrapassa 2,1%, nos ferros fundidos o percentual de carbono é maior que 2,1%. Em alguns casos em que se buscam propriedades especificas os ferros fundidos podem receber elementos de liga. Por apresentarem maior concentração de silício também são mais frágeis e quebradiços. 
O ferro Gusa é o produto imediato da redução do minério de ferro pelo coque ou carvão e calcário num alto forno ele é conduzido a fornos específicos para transformação de ferro fundido.
 Tipos de ferros fundidos
· Ferro fundido cinzento ou lamelar: 
Apresenta boa usinabilidade e tem grande capacidade de amortecer vibrações. 
· Ferro fundido Branco: 
Origina-se no processo de solidificação numa velocidade maior não permitindo a formação da grafita neste caso todo o carbono fica na forma de cementita ou carboneto de ferro;
Teores de carbono mais baixos;
Elevada dureza se comparada a outros ferros fundidos;
Maior fragilidade e maior resistência e desgaste por compressão.
· Ferro fundido Maleável
É proveniente do tratamento térmico realizado no ferro fundido cinzento;
Apresentam ductibilidade e tenacidade superior ao ferro fundido branco e ao cinzento ;
Facilidade de usinagem e boa resistência ao choque mecânico.
 AÇOS
 Para transformar o ferro gusa produto alto forno em aço é necessário que primeiro sofra uma redução da quantidade de carbono uma vez que sai do alto forno com algo em forno. Para se transformar em aço é necessário que este índice fique inferior a 21%.
 Isto somente é possível pela combinação de ferro e das impurezas com o oxigênio. O principio básico do processo de redução é injetar ao solo pressão afim de que ele atravesse o gusa. Os fornos que permite esse processo são denominados de conversores. 
Processo de manufatura
	
Alteração da forma
	· Com redução da massa (usinagem)
· Conservando a massa (conformação mecânica)
· Ganho de massa (Soldagem)
 Estrutura Cristalina
A medida que o material é resfriado até seu ponto de solidificação um pequeno agrupamento de átomos começa a se arranjar numa estrutura Cristalina. O Encontro dos Cristais entre si é denominado contorno de grão. 
Uma série de condições influenciam o tamanho do grão inicial. É importante saber que a taxa de resfriamento e a temperatura tem grande influência na estrutura de grão recentemente solidificado e no tamanho do grão.
Deve ser compreendido que todos os metais se compõe de cristal (grão). A forma e as características dos cristais são determinadas pelo arranjo de seus átomos. O arranjo atômico de um elemento pode mudar a diferentes temperaturas, sendo este arranjo atômico ou a microestrutura o que determina as propriedades dos metais.
Existe três estruturas básicas:
· Cubicas de corpo centrado (CCC)
· Cubica de faze centrada (CFC)
· Hexagonal compacta (HC)
Exemplo: Aqueles que se cristalizam no sistema CFC tendem a apresentar mais fortemente que os demais; características típicas de metais:
· Elevada ductilidade; 
· Tenacidade;	
· Condutibilidade térmica e elétrica.
	Estrutura Cristalina
	Exemplo
	CCC
	Fe (Abaixo de 910°)
CR , U , MO, W, Nb
	CFC (Ductibilidade) 
	Fe(Entre 910°C E 1390°C)
Al, Ag, Au, cu, Ni, Pe
	HC
	Im, mg Be, Zr
Conformação mecânica
Conformação é o processo mecânico onde se obtém peças através da compressão de metais sólidos em moldes.
Embora os metais sejam eventualmente utilizados na indústria é muito mais comum se trabalhar com ligas, que são formados pela mistura de um metal com um ou mais elementos diferentes metálicos ou não.
 Por outro lado, a quase totalidade das ligas e mesmo os metais considerados puros contém quantidades variáveis de elementos resíduos ou impurezas. A presença de elementos de liga e de impureza pode causar alterações importantes nas propriedades dos materiais.
A presença de elementos de liga e de impurezas pode causar alterações importantes nas propriedades dos metais.
 Dureza 
Na área mecânica é a resistência a penetração de um material duro no outro pois esta é uma característica que facilmente pode ser medida que serve para conhecer a resistência mecânica e o efeito do tratamento térmico ou mecânico no material. Além disso permite avaliar o desgaste de um material.
· Dureza Brinell: O ensaio consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço de diâmetro D sobre uma superfície plana pálida e limpa de um metal por meio de carga Q. 
· Dureza Rockwell: É o processo mais utilizado no mundo devido a rapidez e a facilidade de execução, isenção de erros humanos, facilidade em detectar pequenas diferenças de dureza e pequeno tamanho de impressão. 
· Dureza Vickers: Baseia-se na resistência que o material oferece a penetração de uma pirâmide de diamante de base quadrada e ângulo entre faces de 136°, sob uma determinada carga. A dureza Vickers (HV) é independente da carga.
 Diagrama das fases
 A medida que a temperatura de um cristal é aumentada mais energia térmica calor é absorvida pelos átomos e seu movimento de vibração aumenta. Á medida que a distância entre os átomos o arranjo cristalino se desfaz e o cristal se funde.
 Tensão: Resistencia interna de um material a uma força externa (F) aplicada sobre ele por unidade de (Ao).
Deformação: Definido como variação de uma dimensão ( Delta l).
A tensão é considerada positiva quando o espaço é de tração é negativa quando o sentido de aplicação for a compressão.
Modulo de elasticidade: É a medida da rigidez do material onde quanto maior o modulo menor será a deformação elástica resultante da aplicação do material. O modulo da elasticidade é uma propriedade características do material.
(Pa) E=(percentual)
 Propriedades tecnológicas
Na produção de certos componentes mecânicos algumas propriedades tecnológicas podem ser consideradas para que o material a ser processado tem um comportamento que não comprometa seu desempenho tanto durante o processamento como a sua utilização. Vamos citar os mais importantes:
· Usinabilidade: É a facilidade com que o material pode ser cortado, torneado, fresado ou furado sem prejuízo de suas propriedades mecânicas.
· Conformabilidade: É a capacidade do material a ser deformado através do processo de conformação mecânica que está associada a ductilidade do material.
· Temperabilidade: Está diretamente relacionado com a profundidade (da superfície em direção ao núcleo) com o qual material pode ser endurecido no tratamento térmico de têmpera.
· Soldabilidade: É a capacidade de um material ser unido com processo de soldagem tendo por objetivo a continuidade das propriedades físicas químicas e mecânicas do mesmo
 Diagrama ferro carbono
 É nele que podemos visualizar o campo dos ácidos e ferros fundidos e saber suas diferenças.
 A compreensão do diagrama ferro carbono é extremamente importante pois através é possível obter informações sobre a microestrutura das ligas ferro e carbono em função da temperatura e composição.
 Pode ser identificado dois pontos em que a transformação de Fases acontece de forma direta sem o intermédio das soluções sólidas nem intermediárias.
· Ponto eutético: (Altas temperaturas e 4,3% C)
· Ponto euteóide : (Baixa temperatura e 0,76% C)
L (Eutético): + Fe3c
(Eutetóide): +Fe3C
 Microconstituinte
· Ferrita: soluções sólidas intersticial de carbono no ferro na estrutura CCC com carbono variando de 0,008% de carbono até um máximo de 0,0025% C A 723° C Resistindo até 910°C
· Baixa resistência mecânica 
· Bom alongamento
· Boa ductibilidade 
· Cementita: Carboneto de ferro ou Fe3C composto intermediário com 6,7% de carbono. Composição fixa. É o constituinte mais duro dos Aços riscando o quartzo,mais extremamente frágil não se sabendo como precisão seu ponto de fusão e nem a sua baixa resistência a tração.
· Austenita: Microconstituinte que se representa no diagrama FE-C somente acima de 723° até a fusão dos Aços em geral. É uma solução sólida intersticial do carbono no ferro (estrutura cúbica de face centrada) com o carbono variando de 0% de carbono até 2,05% de carbono na temperatura de 1130°c. A austenita é relativamente não muito dura apresentando ductibilidade. 
· Perlita: Mistura mecânica lamelar de ferrita e cementita é o micronstituinte único para os Aços com 0,8% de carbono originando-se pela compreção eutetoide da austenita de composição definida de 0,8% c.