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C A P I T U L O 2 -
M a t
e r i a i s M e t Á l i c o s
I
Professor – Luis Ernesto Roca Bruno
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPACIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS
METAIS
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M a t e r i a i s d e C
o n s t r u c a o
IMETAIS
- Propriedades mecânicas.- Tipos e suas ligas - emprego na construção civil.- Corrosão dos metais: oxidação e eletroquímica.- Aços – produção, tipos de aços, teor de carbono,microestrutura e tratamentos dos aços.- Aços para concreto armado – Especificações.- Aços para concreto protendido – Especificações
UNIDADE III
Propriedades mecânicas, emprego na construção civil, corrosão
Microestrutura
DIAGRAMA DE FASES
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M
a t e r i a i s d e C o
n s t r u ç ã o C i v i l I
METAIS NATUREZAEstado Livre
Compostos(mais comum)Ex. Alumínio explorado sob a forma de bauxita(O2 Al2(OH)2 ou Al 2(OH)3, extração por eletrólise
INTRODUÇÃO
Exploração econômica em jazidas
Massa de substâncias minerais ou
fósseis, existentes na superfície ou nointerior da terra
Mina é a extensão de jazida concedida pelo governo
Supervisão do ministério de Minas e Energia
ReduçãoPrecipitação químicaEletrólise
Colheita
Céu aberto ou subterrânea
Subterrânea
A ferro
A fogo
Concentração
Separação do minério utilizável da canga
Mecânico
Químico
TrituraçãoClassificaçãoLevigaçãoFlotaçãoSeparação magnéticaLavagem,etc
UstulaçãoCalcinação
Obtenção dos metais
Mineração
Metalúrgia
Metal puro extraído do minério
Extração do minério da jazida
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Extração a céu aberto
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Utilização dos metais na construção civil
Liga Aços carbono Vergalhões para construção civil
Cobre fios elétricos
Ligas de alumínio Coberturas, revestimentos, esquadrias,...
Propriedade do Al : metal leve, massa específica: 2,56 – 2,67 Kg/dm3 Módulo de elasticidade: 7000Kg/mm2
Funde a 650-660°C excelente condutibilidade térmica e elétricaUsado na forma de laminado (lâminas ou chapas 6mm) e extrudado(tubular, fios, barras,...)
Latão (liga Cobre-Zinco variável 95% Cu: 5% Zn até 60% Cu : 40%Zn) Torneira, tubos,fechaduras,...Propriedade do latão: ductil e maleável a quente massa específica: 8,2 – 8,9 Kg dm3
Módulo de elásticidade só 5 -12 Kg/mm2
Bronze 85 a 96% cobre e 15 a 5% estanhoGrande dureza e densidade entre 7,8 – 9,2 Kg/dm3 módulo de elásticidade 6-10 Kg/mm2 Funde a 900 – 950°C
+ latão Metais sanitários
Zinco : Muito atacável por ácidos, densidade 7-7,2 Kg/dm3 e bastante tenaz, módulo de elásticidade
9500 Kg/mm2 usado principalmente para coberturas e revestimentos( calhas, condutores de fluidos)
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I
PREPARO DE LIGASProcesso de fusão
Mistura de componentes fundidos na PROPORÇÃO desejadaTambém pode ser mistura de um metal infusível pulverizado com outro fundido
Utilização de metais na Construção civil
Ligas metálicas
Formação de fases especificas que proporcionamcaracterísticas mecânicas especificas
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DIAGRAMA DE FASESConceitos Fundamentais para entendimento das ligas metálicas
FASE: Porção homogênea de um sistema características físicas e químicasuniformes. Todo o material puro representa uma fase
Microestrutura de uma liga depende do número de fases presentes, proporções e como estas fases estão distribuidas.
METALOGRAFIA: Estudo da microestrutura (nº, tipo e quantidade de fases presentes) apóspolimento e ataque químico apropriado.
Conceito de equilíbrio entre fases Constância das características das fases
Ex: água/açucar (35%/65%) 20°C 100°C ?
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I
Quais fases estão presentes?
Ponto temperatura-composição
Uma liga 60% Ni a 1100 °C
Que fase estaria presente?
Uma liga 40% Ni a 1250 °C
Que fase estaria presente?
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Quais as composições destas fases?
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n s t r u ç ã o C i v i l
I Região monofásica
Região bifásica
Composição das fases= composição global
Método da linha de amarração ou isoterma1) Construir linha de amarração
2) Anotar intersecção da linha com as fronteirasCurva Liquidus/ Curva sólidus
3) Linha perpendicular leitura das composições
Informar composição das duas fases
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Composição da fase Líquida Composição da fase sólida
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Quais as proporções ou frações destas fases?
Região monofásica
Região bifásica
Existência de somente 1 fase
FRAÇÃO DA FASE =1,0PERCENTUAL 100%
Ponto A : 100% fase alfa
Regra da alavanca inversa
Proporção líquido
Proporção Sólido
Ponto B
Comprimento das retas de amarração
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Em ligas multifásicas é mais conveniente expressar a fração das fases em vez defração mássica, em fração volumétrica.
Exemplo liga que consiste das fases alfa e beta:
Conversão fração mássica em volumétrica Conversão fração volumétrica em mássica
Obs: Quando as densidades das duas fases forem próximas as frações mássicas e volumétricas serão próximas,quando diferirem bastante as frações volumétricas e mássicas se diferenciaram bastante
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Desenvolvimento de
microestrutura de uma
liga sob condições de
equilíbrio
RESFRIAMENTO LENTO-Equilíbrio entre fases mantido
Nenhuma alteração composicional até atingir acurva liquidus
Composição [L(35Ni)]
(b) Composição Global inalteradaapenas redistribuição das fases
(c)
(d) Processo de solidificação virtualmente
inalterado
Cruzando linha solidus restante de liquido se solidifica
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Desenvolvimento de microestrutura de uma liga fora das
condições de equilíbrio
Redistribuição de fasesdurante resfriamento
Reajustes de composiçõesdependente do tempo
Coeficiente de difusão nafase sólida é lento
Deslocamento na
curva solidus para
maiores teores de Ni
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Por que se observa alteração na curva solidus e não se observaalteração na curva liquidus?
O equilíbrio é mantido na fase liquida durante o resfriamento, resultado da taxa de difusão
suficientemente rápida nesta fase
O processo desolidificação fora do
equilíbrio é atingidoem e’
Observe microestruturas
Distribuição dos
grãos não uniforme
Ocorrem gradientesde concentração
Fenômeno de
segregação
Centro do grão:primeira fase asolidificar – rico noelemento de maior
ponto de fusão
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As propriedades de uma estrutura sazonada são inferiores
A medida que uma peça é aquecida
Contornos de grãos fundem primeiro gerando perdas nas propriedadesmecânicas;
Além disso a fusão pode ocorrer a uma temperatura inferior
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DIAGRAMA DE FASES UTÉTICO BINÁRIOLiga Cobre-pratal
3 regiões monofásicas!
CFCCFC
Solubilidade destas fases limitada a BEGLimite de solubilidade alfa – CBA CB curva solvus BA curva solidusT° fusão cobre ponto A
3 regiões bifásicas!
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Ponto invariante (TE, CE)
779°
c, 71,9 % Ag
A medida que prata é adicionada ao cobre, a Tº na qualtorna-se totalmente liquida a liga diminui ao longo da curva
liquidus AE. O mesmo não ocorre ao longo da curva liquidusEF.
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Eutético significa facilmente fundido
Três fases em equilibrio porém somente na isoterma eutética
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I
EXERCÍCIO
Entregar
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