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25/03/2016
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Aula 01: Introdução à Metalurgia
• Divisão da Metalurgia
• Introdução à Metalurgia Física
• Fundamentos da Metalurgia
Disciplina : Metalurgia Física- MFIProfessor: Guilherme Ourique Verran - Dr. Eng. Me talúrgica
Aula 01: Introdução à Metalurgia
Fundamentos da Metalurgia
Metalurgia é o ramo da Engenharia dos Materiais que estuda os fenômenos físico-químicos associados com o beneficiamento e o processamento dos materiais metálicos, bem como os aspectos fundamentais envolvidos nos diferentes ciclos de processamento destes materiais.
• É o ramo mais antigo do conhecimento na área da Cîência e Engenharia dos Materiais
O que é Metalurgia?
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Engenharia Metalúrgica
Engenharia de Minas
Engenharia Mecânica
Engenharia Química
Interfaces da Metalurgia ( Engenharia Metalúrgica)
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Fundamentos da Metalurgia
Interfaces da Metalurgia com a Engenharia de Minas
• Mineralogia e Cristalografia
• Petrografia
• Extração, Beneficiamento e Refino de Minérios
• Mineralurgia
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Interfaces da Metalurgia com a Engenharia Mecânica
• Resistência dos Materiais
• Termodinâmica e Sistemas Térmicos
• Mecânica dos Fluídos
• Processos de Fabricação
• Transferência de Calor e Massa
• Materiais de Construção Mecânica
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Fundamentos da Metalurgia
Interfaces da Metalurgia com a Engenharia Química
• Fisico-Química
• Fenômenos de Transporte
• Química Inorgânica
• Química Analítica
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Divisão Clássica da Metalurgia
• Metalurgia
Física
• Metalurgia
Extrativa
• Metalurgia de
Transformação
Extração e beneficiamento
Fundamentos dos fenômenos metalúrgicos
Processos de Fabricaçãode Produtos/Componentes
Metálicos
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Divisão da Metalurgia
• Processos Pré-Extrativos
Metalurgia Extrativa
• Processos Extrativos
• Processos de Refino
• Extração e beneficiamento de minérios
• Obtenção de materiais metálicos (elementares) a partir dos seus respectivos minérios
• Obtenção de ligas com composições definidas
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Metalurgia Extrativa
Extração e beneficiamento de minérios
Processos Pré-Extrativos⇓
Processos que embora envolvam reações químicas,
não isolam o metal de interesse do minériobeneficiado.
Visam o aumento e a otimização da concentração do composto metálico no minério.
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Processos Extrativos:
Objetivos:
Princípio da maior ou menor tendência do
composto deixar-se reduzir ao metal por
meio de reações químicas.
• Extração de um metal M, a partir do seu
minério primário, constituído por um
composto MX⇓
Metalurgia Extrativa
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Processos de Refino
Objetivos:
• Obtenção de metais e/ou ligas com grau de
pureza comercial a partir dos metais brutos
obtidos por processos extrativos
• Ex.: Fabricação de aços
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Metalurgia Extrativa
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Metalurgia Extrativa
Extrativa dos
Metais Ferrosos
Processos
Siderúrgicos
Extrativa dos
Metais Não
Ferrosos
Al - Cu - Mg - Ni - Ti Cr
- Zn - Mn - Sn - Pb Nb
- W - V - Mo
Ag - Au
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Exemplo de Aplicação de Processos de Extração e
Refino: Processos Siderúrgicos
1a Etapa - Extração: redução dos minérios de Fe em Alto Forno
Produto: Ferro Gusa (≈ 90% de Fe contido)
2a Etapa - Refino: fabricação de aço em conversores
Produto: Aços Comerciais (ligas Fe- C com até 2% C).
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Metalurgia Extrativa
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Ciência dos Materiais vs. Metalurgia
Abordagem + Genérica Abordagem + Específica
Material Processamento Produto
Ciclo Básico dos Materiais no Segmento Industrial
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Ciclo Básico dos Materiais segundo a Ciência dos Materiais
Material Processamento
EstruturaComposição
Química
Propriedades
Desempenho
Performance
Seleção e Especificação de Materiais
Produto
Transformações
de Fases
Foco do Projetista
Foco do processista
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Foco da Metalurgia
Física
Metalurgia Física
Transformações de Fases
Alterações nas Estruturas dos Metais/Ligas
Relações Estruturas vs. Propriedades
Desempenho e Aplicação dos Materiais Metálicos
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Transformações de Fases
• Como ocorrem as transformações de fases sob o ponto de vista termodinâmico (equilíbrio/estabilidade)
• Quais as fases em equilíbrio sob determinadas condições (temperatura, pressão e composição química)
Previsões através dos Diagramas de Equilíbrio
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Metalurgia Física
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Transformações de Fases
Processos: Fundição/Soldagem
Solidificação
No Estado Sólido
Líquido ↔ Sólido
Tratamentos Térmicos
Tratamentos Termoquímicos
Tratamentos Termomecânicos
Processos: Conformação Mecânica
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Metalurgia Física
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Metalurgia de Transformação
Estuda os Processos MECÂNICOS e METALÚRGICOS de Fabricação
Processos MECÂNICOS de Fabricação :
• Utilizam TENSÕES para as transformações de forma necessárias para a obtenção de um determinado produto
• São classificados em função da magnitude das tensões utilizadas.
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS MECÂNICOS DE FABRICAÇÃO
σT > σrConformação por
Corte de Usinagem
• Torneamento
• Fresamento
• Plainamento
• Retificação
σe < σT < σr
Conformação por Deformação
Plástica
• Forjamento
• Laminação
• Extrusão
• Trefilação
• Conf. Chapas Finas
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Metalurgia de Transformação
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Divisão da Metalurgia
Processos METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO
• Utilizam CALOR (ENERGIA TÉRMICA) para as transformações de ESTADO FÍSICO e de FORMA necessárias para a obtenção de um determinado produto
• São classificados em função da TEMPERATURA DE TRABALHO.
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Metalurgia de Transformação
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CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICA ÇÃO
Temperatura de Trabalho >Temperatura de Fusão do
Metal/Liga
Fundição
Lingotamento
Soldagem
Temperatura de Trabalho <Temperatura de Fusão do
Metal/Liga
Sinterização
Metalurgia do Pó
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Metalurgia de Transformação
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