AULA_24_-_25_MAT_DE_CONST_MEC

Prévia do material em texto

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
OCB
Prof. Dr.Odney Carlos Brondino
1Provérbio chinês: 
“Escuto e Esqueço, Vejo e Lembro, Faço e Aprendo.”
OCB
FERROS FUNDIDOS
INTRODUÇÃO
�O processo de fundição é utilizado pelo homem há mais de 6.000 anos, iniciando-se
com metais de baixo ponto de fusão (Cobre, Bronze) e posteriormente com o ferro.
�No Brasil, a produção em quantidade de ferro gusa deu-se na segunda guerra
mundial (1938-1945), quando foi criada a Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, com
2
�A FUNDIÇÃO se destaca dos outros processos de fabricação por ser um dos mais
versáteis e baixo custo, principalmente quando se considera peças de formatos
complexos e de grandes volumes.
o primeiro ALTO-FORNO, como incentivo norte-americano. Hoje conta com grande
parque industrial que busca constante desenvolvimento frente à concorrência
internacional.
OCB
FERROS FUNDIDOS
FERROS FUNDIDOS: Quando comparado ao aço, possuem menor temperatura deFERROS FUNDIDOS: Quando comparado ao aço, possuem menor temperatura de
fusão e melhor fundibilidade.
�Este processo de fabricação permite reduções de custos significativos, quando
comparado a obtenção de uma peça complexa através da usinagem de um bloco
maciço, o que os torna um material bastante interessante do ponto de vista da
fabricação, e baixo custo.
3
OCB
FERROS FUNDIDOS
EXEMPLO DE PEÇAS COMPLEXAS
4
OCB
FERROS FUNDIDOS
FLUXOGRAMA SIMPLIFICADO DOS MATERIAIS METÁLICOS
5
OCB
FERROS FUNDIDOS
6
OCB
FERROS FUNDIDOS
�DEFINIÇÃO: É o termo genérico utilizado para as ligas Ferro-Carbono nas quais o
%C excede o seu limite de solubilidade na Austenita na temperatura do eutéctico.
7
OCB
FERROS FUNDIDOS
Classificação
FOFO\%wt %C %Si %Mn %S %P
Cinzento 2,5-4,0 1,0-3,5 0,25-1,0 0,02-0,25 0,05-1,0
Limites de Composição Química de ferros fundidos (FOFOS) comerciais não ligados
8
Branco 1,8-3,6 0,5-1,9 0,25-0,80 0,06-0,20 0,06-0,18
Maleável 2,0-2,6 1,1-1,6 0,20-1,0 <0,18 <0,18 
Nodular 
(Dúctil) 3,0-4,0 1,8-3,0 0,10-1,0 0,02 máx. 0,10 máx.
OCB
FERROS FUNDIDOS
�O gráfico ao lado ilustra a relação típica existente entre os teores de Carbono e Silício
nas famílias de ferros fundidos.
9
CLASSIFICAÇÃO
�Os ferros fundidos apresentam uma extensa gama de resistências mecânicas e de
durezas, e na maioria dos casos são de fácil usinagem.
�Através da adição de elementos de liga é possível obter-se excelente resistência ao
desgaste, à abrasão e á corrosão, porém em geral a resistência ao impacto e a
FERROS FUNDIDOS
CLASSIFICAÇÃO
desgaste, à abrasão e á corrosão, porém em geral a resistência ao impacto e a
ductilidade são relativamente baixas, limitando sua utilização em algumas aplicações.
�De acordo com a composição química e com a distribuição de carbono na sua
microestrutura, os ferros fundidos podem ser classificados em quatro grandes
categorias, conforme dito anteriormente: Cinzento, Branco, Maleável e Nodular (dúctil),
10
OCB
FERROS FUNDIDOS
�De forma similar aos aços, ferros fundidos podem ser hipoeutéticos, eutéticos ou
hipereutéticos, com o valor eutético definido pelo ponto de equilíbrio entre a austenita e
a cementita (aprox 4,3%, linha D-5 no diagrama).
�Quando o ferro fundido eutético é
11
solidificado, logo abaixo do ponto
D, há formação de uma estrutura
com fundo de cementita e glóbulos
de austenita, denominada
LEDEBURITA.
D
OCB
FERROS FUNDIDOS
�Continuando o resfriamento, abaixo de 727°C não poderá mais existir a austenita e,
portanto, a LEDEBURITA será composta de glóbulos de PERLITA sobre fundo de
CEMENTITA (Fe3C).
�Um ferro fundido hipoeutético (1-2) deve apresentar áreas de PERLITA, LEDEBURITA e
CEMENTITA secudária.
12
CEMENTITA secudária.
�Um ferro fundido hipereutético (3-4)
apresenta cristais de CEMENTITA
primária em forma de agulhas sobre
fundo de LEDEBURITA.
D
5
4
3
2
1
INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA
�Alguns elementos de liga, tais como o Si, Ni, Cu, favorecem a formação de estrutura
grafítica (estável), sendo destes o Silício o mais importante, pois aumenta a velocidade
de decomposição da cementita.
�Elementos como H, B, N, S, Cr, Mo, Mn mesmo em pequenas quantidades favorecem
FERROS FUNDIDOS
�Elementos como H, B, N, S, Cr, Mo, Mn mesmo em pequenas quantidades favorecem
a obtenção de carbonetos, resultando numa estrutura metaestável típica dos ferros
fundidos brancos.
�O Silício influencia nas propriedades mecânicas do ferro fundido dúctil à temperatura
ambiente através da formação de solução sólida e endurecimento da matriz ferrítica.
13
OCB
FERROS FUNDIDOS
INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA (cont.)
14
OCB
FERROS FUNDIDOS
INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA (cont.)
�O enxofre quando combinado com o ferro formando o FeS tende a ser muito
prejudicial devido ao seu baixo pontos de fusão.
�Seu efeito pode ser controlado através da adição de Mn, que favorecerá a formação
do MnS, muito estável e com elevado ponto de fusão.
15
do MnS, muito estável e com elevado ponto de fusão.
�O Cromo é forte estabilizador de carboneto; proporcionalmente em peso, o Cr
favorece a obtenção de um ferro fundido branco com o mesmo poder que o silício
favorece a de um cinzento.
�Altos teores de Si combinados com o Mo tendem a elevar significativamente os limites
de resistência dos ferros fundidos nodulares e cinzentos, bem como melhorar seu
comportamento à fluência.
OCB
FERROS FUNDIDOS
INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA (cont.)
16
FERROS FUNDIDOS
INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA (cont.)
17
�No Ferro Fundido Branco todo carbono presente está na forma de cementita ou
outros carbonetos metálicos, de tal modo que sua estrutura pode ser interpretada como
metaestável no sistema ferro-cementita.
�Os ferros fundidos brancos contém grandes quantidades de carboneto de ferro numa
FERROS FUNDIDOS
FERRO FUNDIDO BRANCO
matriz perlítica conforme será mostrado na próxima figura.
�Para tal faz-se necessário que o teor de carbono e silício seja relativamente baixo
(2,5-3,0%C e 0,5-1,5%Si), bem como os demais elementos grafitizantes, e que a
velocidade de solidificação seja elevada.
�Estes materiais ao fraturarem apresentam uma superfície branca, de aspecto
cristalino ou brilhante.
18
FERROS FUNDIDOS
�A grande quantidade de carbonetos de ferro na estrutura é responsável pela boa
resistência ao desgaste, definindo desta forma as principais aplicações deste material.
FERRO FUNDIDO BRANCO
Na figura acima o constituinte branco é o carboneto de ferro e as áreas cinzentas a perlita.19
FERROS FUNDIDOS
FERRO FUNDIDO CINZENTO
�O ferro fundido cinzento forma-se quando o teor de carbono da liga excede a
quantidade que se dissolve na austenita, precipitando sob a forma de lamelas de
grafita.
�Ao fraturar, a superfície apresenta um aspecto cinzento devido a grafita exposta.
�O ferro fundido cinzento associa importantes propriedades mecânicas, tais como:
bons níveis de dureza com conseqüente elevada resistência ao desgaste, boa
usinabilidade, excelente capacidade de amortecimento de vibrações e condutividade
térmica.
20
FERROS FUNDIDOS
FERRO FUNDIDO CINZENTO
�O silício atua como elemento estabilizador da grafita, por esta razão é adicionado em
teores elevados.
�A velocidade de solidificação também constitui-se um fator importante na
determinação da quantidade de grafita formada. Velocidade baixas e moderadas
favorecem a formação de grafita.
�Entretanto, velocidades baixas originam uma matriz ferrítica, enquanto velocidades
moderadas favorecem a obtenção de uma matriz perlítica.
21
OCB
FERROS FUNDIDOS
EFEITO DA VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO
22
OCB
FERROS FUNDIDOS
EFEITO DA VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO
23
FERROS FUNDIDOS
�Na figura abaixo observam-se veios ou lamelas de grafita numa matriz com pequena
porção de ferrita e predominância de perlita.
24
�Os ferros fundidos maleáveis são obtidos a partir do ferro fundido branco, quando
submetidos a um tratamento térmico de grafitização (aprox. 940ºC), quando os
carbonetos de ferro transformam-seem grafita (nódulos de carbono revenido).
�O modo de resfriamento após o tempo de encharque para grafitização é que
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
FERROS FUNDIDOS
determinará a matriz da microestrutura formada por nódulos de carbono revenido, como
segue:
�Ferro Fundido Maleável Ferrítico: resfriamento rápido até 740ºC a 760ºC, seguido de
resfriamento lento.
�Ferro Maleável Perlítico: resfriamento lento até 870ºC seguido de resfriamento ao ar
25
FERROS FUNDIDOS
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
�Ferro Fundido Maleável Martensítico Revenido: resfriamento em forno até a
temperatura de tempera de 845 a 870ºC, mantendo-se 15 a 30 minutos para
homogenização, resfriando-se em seguida em banho de óleo agitado para obtenção de
�Os ferros fundidos maleáveis por serem resultantes de um processo de tratamento
térmico, em geral apresentam boas propriedades mecânicas, tais como usinabilidade,
tenacidade e resistência a corrosão.
uma matriz martensítica.
26
FERROS FUNDIDOS
�Na figura abaixo observamos nódulos de grafita (carbono revenido) numa matriz
ferrítica. Neste caso ocorreu completa grafitização.
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL
27
�Os ferros fundidos Nodulares, também chamados de ferros fundidos com grafita
esferoidal, concilia as vantagens de processamento dos ferros fundidos cinzentos com
as propriedades de engenharia dos aços, apresentando:
1) boa fluidez,
2) excelente usinabilidade,
FERROS FUNDIDOS
FERRO FUNDIDO NODULAR
2) excelente usinabilidade,
3) boa resistência ao desgaste,
4) além de elevada resistência mecânica,
5) tenacidade,
6) ductilidade,
7) deformabilidade a quente e
8) temperabilidade. 28
Branco
(perlita e ledeburita)
Cinzento
(veios grafita e perlita)
FERROS FUNDIDOS
FERRO FUNDIDO NODULAR (Cont.)
�As boas propriedades dos ferros fundidos Nodulares devem-se à presença de nódulos
esféricos de grafita na sua microestrutura, no caso dos ferros não ligados, são
compostas da seguinte forma: “nódulos esféricos de grafita rodeados por ferrita numa
matriz de perlita, conforme mostram as figuras abaixo.
(perlita e ledeburita) (veios grafita e perlita)
Nodular
(ferrita e nódulos grafita)
Nodular
(perlita e nódulos grafita)
29
FERROS FUNDIDOS
�Impurezas, tais como o “P” e o “S”, dentre outras, devem ser mantidas em níveis
muito baixos, uma vez que interferem com a formação dos nódulos de grafite nos ferros
fundidos Nodulares, os quais formam-se durante a solidificação.
FERRO FUNDIDO NODULAR (Cont.)
fundidos Nodulares, os quais formam-se durante a solidificação.
�Em geral utitliza-se o “Mg” como desoxidante e dessulfurizante afim de assegurar a
perfeita formação dos nódulos de grafite (reação fortemente exotérmica na panela de
reação).
30
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
�O Tratamento Térmico mais utilizado é o de alívio de tensões, aplicado em peças
fundidas as quais, durante o resfriamento desde a solidificação no interior dos moldes
até a temperatura ambiente, estão sujeitas a constantes mudanças de volume (ver
gráfico abaixo), a forma geométrica e volumes destas peças é uma das principais
causas das tensões residuais internas,.
31
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
32
�O “alívio de tensões” das peças de ferro fundido foi durante muito tempo, executado
de forma natural, deixando-se as peças fundidas ao relento durante meses, para
posterior usinagem e/ou colocação em serviço. Todavia, estudos comprovaram que por
meio desta técnica apenas 10% das tensões residuais eram eliminadas.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
meio desta técnica apenas 10% das tensões residuais eram eliminadas.
�O alívio de tensões “induzido” consiste basicamente no aquecimento das peças
preferencialmente em forno numa temperatura entre 550º e 650ºC durante um período
de tempo que poderá variar entre 1,0 e 48,0 horas a depender do objetivo e aplicação
da peça, seguido de resfriamento lento normalmente dentro do próprio forno.
33
FERROS FUNDIDOS
�Na próxima figura iremos observar que basta-se manter as peças durante 1,0h para
que cerca de 80% das tensões residuais sejam aliviadas sem que ocorra qualquer
transformação estrutural.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
34
FERROS FUNDIDOS
�Aplicando-se entre 10 e 48hs praticamente 100% das tensões são aliviadas.
�Obs.: Ferros fundidos ligados, com baixo teor em ligas (Cr, Mo, Ni e V) exigem
temperaturas mais altas devido a tendência destes elementos aumentarem a
resistência à fluência.
TRATAMENTOS TÉRMICOS
35
�O Recozimento objetiva melhorar ainda mais a usinabilidade dos ferros fundidos, e
muitas vezes faz-se necessário para eliminar ou amolecer zonas coquilhadas que
podem ter surgido durante a solidificação, especialmente em seções mais finas. Isto
muitas vezes implica na queda das suas propriedades relacionadas com a resistência
mecânica.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
mecânica.
�Diferentes técnicas de recozimento podem ser adotadas, em função do material e da
sua aplicação, conforme descrito abaixo e ilustrado na figura a seguir.
36
�O recozimento completo ou pleno ocorre numa faixa de temperatura entre 780ºC a
900ºC e é recomendado quando o ferro fundido apresenta os elementos de liga em
teores mais elevados, objetivando-se a eliminação de pequenas quantidades de
carbonetos dispersos.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
�O recozimento a baixas temperaturas, entre 700ºC e 760ºC, chamado de recozimento
de ferritização, objetiva a transformação dos carbonetos perlíticos em ferrita e grafita,
de modo a melhorar a usinabilidade.
�Normalmente destinado a ferros fundidos não ligados ou com baixos teores de liga. O
37
tempo de encharque depende da quantidade de grafitização desejada.
� O recozimento grafitizante, destinam-se a ferros fundidos que apresentam carbonetos
maciços (em geral brancos ou mesclados), requerendo temperaturas entre 900ºC a
950ºC.
�Obs.: Cuidado especial deve ser tomado quanto ao percentual de fósforo na liga, pois
o eutético de fósforo pode fundir nestas temperaturas.
�A Normalização dos ferros fundidos visa obter uma matriz homogênea, com
eliminação dos carbonetos maciços, totalmente perlítica, de granulação fina e
propriedades correspondentes a uma maior resistência mecânica, aliada a boa
tenacidade.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
38
�(Normalização) A etapa de aquecimento é idêntica ao recozimento, seguido de
resfriamento ao ar, numa velocidade tal que evite o início da ferritilização em torno dos
veios de grafita, mas não deve ser tão rápida que possibilite a formação de bainita ou
mertensita.
�A figura abaixo ilustra os ciclos de alívio de tensões, dos diversos tipos de
recozimento e normalização aplicáveis em ferros fundidos.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
39
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
�O ferro fundido, em especial o cinzento, apresenta uma estrutura muito semelhante
aos aços, a exceção do carbono livre na forma de veios alongados, que quebra a
continuidade da matriz e confere ao material fragilidade e propriedades mecânicas
geralmente inferiores a dos aços.
40
�Tal semelhança na matriz estrutural confere aos ferros fundidos a possibilidade de
endurecimento por têmpera.
�Face aos elevados teores de carbono e silício, as temperaturas de austenitização são
mais elevadas e os tempos de permanência nestas temperaturas mais longos, para que
haja completa dissolução na austenita.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
�Ferros fundidos de estrutura inteiramente perlítica reagem melhor a têmpera do que
os de estrutura ferrítica, requerendo menores tempos para obtenção de uma estrutura
41
austenítica capaz de após o resfriamento resultar numa estrutura final de maior dureza.
�Os ferros fundidos de matriz ferrítica exigem tempos muito longos à temperatura de
encharque para permitir a dissolução do carbono livre na austenita.
FERROS FUNDIDOS
�O ciclo térmico para execução de têmpera basicamente é o seguinte:
�Aquecimento gradual (aprox. 100ºC/h) para minimizar tensões térmicas e/ou
fissurações;
�Manutençãona temperatura de encharque (em torno de 25ºC a 65ºC acima da
TRATAMENTOS TÉRMICOS
42
temperatura de transformação) durante 8 a 24 minutos por centímetro de espessura da
seção da peça;
�Resfriamento em banho de óleo agitado até aproximadamente 150ºC quando se deve
iniciar o ciclo de revenido, conforme ilustra figura a seguir.
�O processo de têmpera resulta numa elevação da dureza superfícial do ferro fundido,
porém com prejuízo da resistência à tração e ao choque.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
�O ciclo de revenido subsequente à tempera irá melhorar o comportamento do material
com significativo acréscimo da resistência a tração e da tenacidade, requerendo
entretanto atenção em relação a temperatura de aquecimento, visto que níveis mais
elevados promovem uma ação nociva a estas propriedades, conforme ilustram gráficos
abaixo.
43
abaixo.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
�A velocidade de resfriamento necessária para assegurar a obtenção da microestrutura
e propriedades finais desejadas num tratamento térmico de têmpera e revenido
dependerá da posição da curva TTT de cada material, a qual sofre influência direta dos
44
elementos de liga presentes na composição química do material.
�As figuras a seguir ilustram um diagrama típico de um ferro fundido cinzento com
baixo teor de silício e a influência do molibidênio na posição da curva TTT de um ferro
fundido dúctil.
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
45
FERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
�As técnicas de Austêmpera e Martêmpera são idênticas as empregadas nos aços. A
figura abaixo ilustra o ciclo de resfriamento para execução de cada um destes
tratamentos num ferro fundido cinzento de baixo silício.
•Curva superior corresponde a um
46
recozimento isotérmico resultando em
perlita com 202HB.
•Curvas intermediárias correspondem a
austêmpera resultando em perlita fina
com 285HB e bainita com 401HB
respectivamente.
•A curva inferior produz a martêmpera
resultando em martensita com 555HB.
FERROS FUNDIDOSFERROS FUNDIDOS
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Bibliografias:
�Tratamentos Térmicos das Ligas Metálicas – Vicente Chiaverini (edição 2003)
�Princípio de Ciência e Engenharia dos Materias – William F. Smith (3ª edição)
�Estrutura das Ligas de Ferro
47
�Ductile Iron Data for Design Engineers (Published by Rio Tinto Iron & Titanium Inc. –
Canada)
�Apostilas professor Soufen – 2007.
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
�A obtenção do alumínio a partir da bauxita efetua-se em três etapas: Mineração,
Refinaria e Redução.
�A bauxita é extraída, lavada e secada antes de ser enviada à Refinaria onde se
produz o alumínio.
OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO
48
�O processo químico denominado Bayer é o mais utilizado na indústria do alumínio.
Neste processo, a alumina é dissolvida em soda cáustica e, posteriormente, filtrada
para separar todo o material sólido, concentrando-se o filtrado para a cristalização da
alumina.
�Os cristais são secados e calcinados para eliminar a água, sendo o pó branco de
alumina pura enviado à Redução para obtenção de alumínio, através de eletrólise,
processo conhecido como Hall-Héroult,.
Fundamentos e Aplicações do Alumínio – Associação Brasileira do 
Alumínio - ABALMaio/2007
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
�As principais fases da produção de alumina, desde a entrada do minério até a saída
do produto, são:
�moagem,
�digestão,
OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO (Cont.)
49
�digestão,
�filtração/evaporação,
�precipitação e
�calcinação.
�As operações de alumina têm um fluxograma de certa complexidade, que pode ser
resumido em um circuito básico simples (Figura 1).
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
Figura 1
50
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
�No processo de eletrólise, para obtenção do alumínio, a alumina é carregada de forma
controlada, em um eletrólito fundido, formado por sais de criolita e fluoreto de alumínio.
�A passagem de corrente elétrica na célula eletrolítica promove a redução da alumina,
decantando o alumínio metálico no fundo da célula e o oxigênio liberado reage com o
OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO (Cont.)
51
decantando o alumínio metálico no fundo da célula e o oxigênio liberado reage com o
ânodo de carbono, formando dióxido de carbono.
�A Figura 2 mostra o diagrama de uma célula de redução da alumina e a
�Figura 3, uma instalação típica de sala de cubas de redução. Em números redondos,
são necessários 5 kg de bauxita para produzir 2 kg de alumina e 1 kg de alumínio
primário..
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO (Cont.)
FIGURA 2
52
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
CÉLULA ELETROLÍTICA
�As células eletrolíticas medem cerca de 3 metros de largura por 10 metros de
comprimento.
OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO (Cont.)
53
�Em uma indústria de fabricação de alumínio há centenas dessas células eletrolíticas,
cada uma recebendo ao redor de 1 Megawatt ou mais de energia na forma de corrente
contínua.
�A reação química do interior da célula eletrolítica quebra o óxido de alumínio,
liberando o alumínio metálico puro, num processo que ocorre a cerca de 960°C.
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO (Cont.)
FIGURA 3
54
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO (Cont.)
�Os principais insumos para a produção de alumínio primário durante o processo de
Redução são indicados na tabela abaixo:
55
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
�Uma excepcional combinação de propriedades faz do alumínio um dos mais versáteis
materiais utilizados na engenharia, arquitetura e indústria em geral.
56
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
PONTO DE FUSÃO
�O alumínio possui ponto de fusão de 660ºC (quando na pureza de 99,80%), o que é
relativamente baixo comparado ao do aço, que é da ordem de 1570°C.
�Ligas de alumínio, devido à presença de outros metais, possuem, em geral, um ponto
de fusão mais baixo que o alumínio puro.
�Por exemplo, a liga 6060 (com ±2% de elementos de liga) funde-se entre 600ºC e
57
650ºC, enquanto a liga 7075 (com ±10% de elementos de liga) funde-se entre 475ºC e
640ºC.
PESO ESPECÍFICO
�A leveza é uma das principais características do alumínio.
�Seu peso específico é de cerca de 2,70 g/cm³, aproximadamente 35% do peso do aço
e 30% do peso do cobre. Essa característica, aliada ao aumento da resistência
mecânica por adição de elementos de liga/tratamentos térmicos, torna o alumínio o
metal de escolha para a indústria aeronáutica e de transportes.
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS
�O alumínio comercialmente puro tem uma resistência à tração de aproximadamente
90 MPa. Sua utilização como material estrutural nesta condição é um tanto limitada,
� mas através do trabalho a frio, sua resistência mecânica pode ser praticamente
dobrada.
�Aumentos maiores na sua resistência podem ser obtidos com pequenas adições de
58
�Aumentos maiores na sua resistência podem ser obtidos com pequenas adições de
outros metais como elementos de liga, tais como: Si, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, Fe etc.
�Como o alumínio puro, as “ligas não tratáveis” podem também ter sua resistência
aumentada pelo trabalho a frio.
�E as “ligas tratáveis” podem ainda apresentar aumento de resistência através de
tratamento térmico, tanto que hoje algumas ligas podem ter resistência à tração de
aproximadamente 700 Mpa (Aços comuns não ligados ~380MPa)
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
�É possível obter-se uma grande variedade de características mecânicas ou têmperas
em ligas de alumínio, através das várias combinações de trabalho a frio e de tratamento
térmico (discutidos anteriormente).
�O alumínio e suas ligas perdem parte de sua resistência a elevadas temperaturas,
CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS (Cont.)
59
�O alumínio e suas ligas perdem parte de sua resistência a elevadas temperaturas,
embora algumas ligas conservem boa resistência em temperaturas entre 200ºC e
260ºC.
�Em temperaturas abaixo de zero, entretanto, sua resistência aumenta sem perder a
ductilidade e a tenacidade, tanto que o alumínio é um metal particularmente utilizado
em aplicações a baixas temperaturas.
OCB
ALUMÍNIO E SUASLIGAS
RESISTÊNCIA À CORROSÃO
�Quando o alumínio líquido é exposto à atmosfera, forma-se imediatamente uma fina e
invisível camada de óxido, a qual protege o metal de oxidações posteriores.
�Essa característica de autoproteção dá ao alumínio uma elevada resistência à
corrosão. A menos que seja exposto a uma determinada substância ou condição
60
agressiva que destrua essa película de óxido de proteção, o metal fica totalmente
protegido contra a corrosão.
�O alumínio é altamente resistente ao tempo, mesmo em atmosferas industriais, que
freqüentemente corroem outros metais. É também resistente a vários ácidos.
�Os álcalis estão entre as poucas substâncias que atacam a camada de óxido e,
conseqüentemente, podem corroer o alumínio.
OCB
ALUMÍNIO E SUAS LIGAS
�Embora o metal possa seguramente ser usado na presença de certos álcalis
moderados com a ajuda de inibidores, em geral o contato direto com substância alcalina
deve ser evitado.
RESISTÊNCIA À CORROSÃO (Cont.)
�Algumas ligas são menos resistentes à corrosão do que outras, particularmente certas
61
ligas de elevada resistência mecânica. A pintura da superfície seria a alternativa mais
simples.
PRINCIPAIS LIGAS DE ALUMÍNIO
� a) Ligas tratáveis térmica ou mecanicamente:
ligas tratáveis termicamente: Al-Cu; Al-Zn-Mg; Al-Si-Mg;
ligas endurecidas por trabalho a frio (encruáveis): Al-Mg; Al-Si
� b) Ligas para fundição: Al-Cu; Al-Si; Al-Si-Cu/Mg; Al-Mg; Al-Zn