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25/03/2016 1 Aula 01: Introdução à Metalurgia Divisão da Metalurgia Introdução à Metalurgia Física Fundamentos da Metalurgia Disciplina : Metalurgia Física- MFI Professor: Guilherme Ourique Verran - Dr. Eng. Metalúrgica 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? Metalurgia Física Prof. Guilherme Verran

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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?

Metalurgia FísicaProf. Guilherme Verran

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Engenharia Metalúrgica

Engenharia de Minas

Engenharia Mecânica

Engenharia Química

Interfaces da Metalurgia ( Engenharia Metalúrgica)

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Aula 01: Introdução à Metalurgia

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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Aula 01: Introdução à Metalurgia

Fundamentos da Metalurgia

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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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Aula 01: Introdução à Metalurgia

Fundamentos da Metalurgia

Interfaces da Metalurgia com a Engenharia Química

• Fisico-Química

• Fenômenos de Transporte

• Química Inorgânica

• Química Analítica

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Aula 01: Introdução à Metalurgia

Fundamentos da Metalurgia

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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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Aula 01: Introdução à Metalurgia

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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Aula 01: Introdução à Metalurgia

Divisão da Metalurgia

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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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Divisão da Metalurgia

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

Aula 01: Introdução à Metalurgia

Divisão da Metalurgia

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

Aula 01: Introdução à Metalurgia

Divisão da Metalurgia

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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Divisão da Metalurgia

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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Divisão da Metalurgia

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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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Divisão da Metalurgia

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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