ciência e engenharia dos materiais - formare.org.br mix/ciencia_engenharia... · 136p. :il....

Ciência e Engenharia dos Materiais

Coordenação do Programa Formare Beth Callia

Coordenação Pedagógica Zita Porto Pimentel

Coordenação da Área Técnica – UTFPR Alfredo Vrubel

Elaboração e edição VERIS Educacional S.A. Rua Vergueiro, 1759 2º andar 04101 000 São Paulo SP www.veris.com.br

Coordenação Geral Marcia Aparecida Juremeira Conrado

Rosiane Aparecida Marinho Botelho

Coordenação Técnica deste caderno César da Costa

Revisão Pedagógica Nizi Voltareli Morselli

Autoria deste caderno André Luís Helleno

Produção Gráfica Amadeu dos Santos Eliza Okubo Aldine Fernandes Rosa

Apoio MEC – Ministério da Educação

FNDE – Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação PROEP – Programa de Expansão da Educação Profissional

H477m Helleno, André Luís Materiais e Processos de Fabricação: Projeto Formare / André Luís Helleno – São Paulo: Veris Educacional, 2007.

136p. :il. Color.:30cm. (Fundação Iochpe / Cadernos Formare) Inclui exercícios e glossário Bibliografia ISBN 978-85-60890-17-0

1. Ensino Profissional 2. Materiais na indústria de manufatura 3. Ligas ferrosas (aço-carbono e aços-ligas) 4. Ligas não-ferrosas - corrosões e proteções 5. Plásticos de uso industrial (engenharia) 6. Processos metalúrgicos e mecânicos de fabricação 7. Semiprodutos metálicos e adesivos industriais I. Projeto Formare II. Título III. Série

CDD-371.426

Iniciativa Realização

Fundação IOCHPE Al. Tietê, 618 casa 3, Cep 01417-020, São Paulo, SP

www.formare.org.br

Ciência e Engenharia dos Materiais 3

Formare: uma escola para a vida

Ensinar a aprender não podem dar-se fora da procura, fora da boniteza e da alegria.

A alegria não chega apenas com o encontro do achado, mas faz parte do processo de busca.

Paulo Freire

Hoje a educação é concebida em uma perspectiva ampla de desenvolvimento humano e não apenas como uma das condições básicas para o crescimento econômico.

O propósito de uma escola é muito mais o desenvolvimento de competências pessoais para o planejamento e realização de um projeto de vida do que apenas o ensino de conteúdos disciplinares.

Os conteúdos devem ser considerados na perspectiva de meios e instrumentos para conquistas individuais e coletivas nas áreas profissional, social e cultural.

A formação de jovens não pode ser pensada apenas como uma atividade intelectual. É um processo global e complexo, onde conhecer, refletir, agir e intervir na realidade encontram-se associados.

Ensina-se pelos desafios lançados, pelas experiências proporcionadas, pelos problemas sugeridos, pela ação desencadeada, pela aposta na capacidade de aprendizagem de cada um, sem deixar de lado os interesses dos jovens, suas concepções, sua cultura e seu desejo de aprender.

Aprende-se a partir de uma busca individual, mas também pela participação em ações coletivas, vivenciando sentimentos, manifestando opiniões diante dos fatos, escolhendo procedimentos, definindo metas.

O que se propõe, então, não é apenas um arranho de conteúdos em um elenco de disciplinas, mas a construção de uma prática pedagógica centrada na formação.

Nesta mudança de perspectiva, os conteúdos deixam de ser um fim em si mesmos e passam a ser instrumentos de formação.

Essas considerações dão à atividade de aprender um sentido novo, onde as necessidades de aprendizagem despertam o interesse de resolver questões desafiadoras. Por isso uma prática pedagógica deve gerar situações de aprendizagem ao mesmo tempo reais, diversificadas provocativas. Deve possibilitar, portanto, que os jovens, ao dar opiniões, participar de debates e tomar decisões, construam sua individualidade e se assumam como sujeitos que absorvem e produzem cultura.

Segundo Jarbas Barato, a história tem mostrado que a atividade humana produz um saber “das coisas do mundo”, que garantiu a sobrevivência do

4 Ciência e Engenharia dos Materiais

ser humano sobre a face da Terra e, portanto, deve ser reconhecido e valorizado como a “sabedoria do fazer”.

O conhecimento proveniente de uma atividade como o trabalho, por exemplo, nem sempre pode ser traduzido em palavras. Em geral, peritos têm dificuldade em descrever com clareza e precisão sua técnica. É preciso vê-los trabalhar para “aprender com eles”.

O pensar e o fazer são dois lados de uma mesma moeda, dois pólos de uma mesma esfera. Possuem características próprias, sem pré-requisitos ou escala de valores que os coloquem em patamares diferentes.

Teoria e prática são modos de classificar os saberes insuficientes para explicar a natureza de todo o conhecimento humano. O saber proveniente do fazer possui uma construção diferente de outras formas que se valem de conceitos, princípios e teorias, nem sempre está atrelado a um arcabouço teórico.

Quando se reconhece a técnica como conhecimento, considera-se também a atividade produtiva como geradora de um saber específico e valoriza-se a experiência do trabalhador como base para a construção do conhecimento naquela área. Técnicas são conhecimentos processuais, uma dimensão de saber cuja natureza se define como seqüência de operações orientadas para uma finalidade.

O saber é inerente ao fazer, não uma decorrência dele.

Tradicionalmente, os cursos de educação profissional eram rigidamente organizados em momentos prévios de “teoria” seguidos de momentos de “prática”. O padrão rígido “explicação (teoria) antes da execução (prática)” era mantido como algo natural e inquestionável. Profissões que exigem muito uso das mãos eram vistas como atividades mecânicas, desprovidas de análise e planejamento.

Autores estão mostrando que o aprender fazendo gera trabalhadores competentes e a troca de experiências integra comunidades de prática nas quais o saber “distribuído por todos” eleva o padrão da execução. Por isso, o esforço para o registro, organização e criação de uma rede de apoio, uma teia comunicativa de “relato de práticas” é fundamental.

Dessa forma, o uso do paradigma da aprendizagem corporativa faz sentido e é muito mais produtivo. A idéia da formação profissional no interior do espaço de trabalho é, portanto, uma proposição muito mais adequada, inovadora e ousada do que a seqüência que propõe primeiro a teoria na sala de aula, depois a prática.

Atualmente, as empresas têm investido na educação continuada de seus funcionários na expectativa de que esse esforço contribua para melhorar os negócios. A formação de quadros passou a ser, nesses últimos anos, atividade central nas organizações que buscam o conhecimento para impulsionar seu desenvolvimento. No entanto, raramente se percebe que um dos conhecimentos mais importantes é aquele que está sendo construído pelos seus funcionários no exercício cotidiano de suas funções, é aquele que está concentrado na própria empresa.


A empresa contrata especialistas, adquire tecnologias, desenvolve práticas de gestão, inaugura centros de informação, organiza banco de dados, incentiva inovações. Vai acumulando, aos poucos, conhecimento e experiências que, se forem apoiadas com recursos pedagógicos, darão à empresa a condição de excelência como “espaço de ensino e aprendizagem”.

Criando condições para identificar, registrar, organizar e difundir esse conhecimento, a organização poderá contribuir para o aprimoramento da formação profissional.

Convenciona-se que a escola é o lugar onde se ensina e a empresa é onde se produz bens, produtos e serviços. Deste ponto de vista, o conhecimento seria construído na escola, e caberia à empresa o aprimoramento de competências destinadas à produção. Esta é uma visão acanhada e restritiva de formação profissional que não reconhece e não explora o potencial educativo de uma organização.

Neste cenário, a Fundação IOCHPE, em parceria com a UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, desenvolve a proposta pedagógica Formare, que apresenta uma estrutura curricular composta de conteúdos integrados: um conjunto de disciplinas de formação geral (Higiene, Saúde e Segurança; Comunicação e Relacionamento; Fundamentação Numérica; Organização Industrial e Comercial; Informática e Atividades de Integração) e um conjunto de disciplinas de formação específica.

O curso Formare pretende ser uma escola que ofereça aos jovens uma preparação para a vida. Propõe-se desenvolver não só competências técnicas, mas também habilidades que lhes possibilitem estabelecer relações harmoniosas e produtivas com todas as pessoas, que os tornem capazes de construir seus sonhos e metas, além de buscar as condições para realizá-los no âmbito profissional, social e familiar.

A proposta curricular tem a intenção de fortalecer, além das competências técnicas, outras habilidades:

1. Comunicabilidade – Capacidade de expressão (oral e escrita) de conceitos, idéias e emoções de forma clara, coerente e adequada ao contexto;

2. Trabalho em equipe – Capacidade de levar o seu grupo a atingir os objetivos propostos;

3. Solução de problemas – Capacidade de analisar situações, relacionar informações e resolver problemas;

4. Visão de futura – Capacidade de planejar, prever possibilidades e alternativas;

5. Cidadania – Capacidade de defender direitos de interesse coletivo.

Cada competência é composta por um conjunto de habilidades que serão desenvolvidas durante o ano letivo, por meio de todas as disciplinas do curso.


Para finalizar, ao integrar o ser, o pensar e o fazer, os cursos Formare ajudam os jovens a desenvolver competências para um bom desempenho profissional e, acima de tudo, a dar sentido à sua própria vida. Dessa forma, esperam contribuir para que eles tenham melhores condições para assumir uma postura ética, colaborativa e empreendedora em ambientes instáveis como os de hoje, sujeitos a constantes transformações.

Equipe FORMARE


Sobre o caderno

Você, educador voluntário, sabe que boa parte da performance dos jovens no mundo do trabalho dependerá das aprendizagens adquiridas no espaço de formação do Curso em desenvolvimento em sua empresa no âmbito do Projeto Formare.

Por isso, os conhecimentos a serem construídos foram organizados em etapas, investindo na transformação dos jovens estudantes em futuros trabalhadores qualificados para o desempenho profissional.

Antes de esse material estar em suas mãos, houve a definição de uma proposta pedagógica, que traçou um perfil de trabalhador a formar, depois o delineamento de um plano de curso, que construiu uma grade curricular, destacou conteúdos e competências que precisam ser desenvolvidos para viabilizar o alcance dos objetivos estabelecidos e então foram desenhados planos de ensino, com vistas a assegurar a eficácia da formação desejada.

À medida que começar a trabalhar com o Caderno, perceberá que todos os encontros contêm a pressuposição de que você domina o conteúdo e que está recebendo sugestões quanto ao modo de fazer para tornar suas aulas atraentes e produtoras de aprendizagens significativas. O Caderno pretende valorizar seu trabalho voluntário, mas não ignora que o conhecimento será construído a partir das condições do grupo de jovens e de sua disposição para ensinar. Embora cada aula apresente um roteiro e simplifique a sua tarefa, é impossível prescindir de algum planejamento prévio. É importante que as sugestões não sejam vistas como uma camisa de força, mas como possibilidade, entre inúmeras outras que você e os jovens do curso poderão descobrir, de favorecer a prática pedagógica.

O Caderno tem a finalidade de oferecer uma direção em sua caminhada de orientador da construção dos conhecimentos dos jovens, prevendo objetivos, conteúdos e procedimentos das aulas que compõem cada capítulo de estudo. Ele trata também de assuntos aparentemente miúdos, como a apresentação das tarefas, a duração de cada atividade, os materiais que você deverá ter à mão ao adotar a atividade sugerida, as imagens e os textos de apoio que poderá utilizar.

No seu conjunto, propõe um jeito de fazer, mas também poderá apresentar outras possibilidades e caminhos para dar conta das mesmas questões, com vistas a encorajá-lo a buscar alternativas melhor adequadas à natureza da turma.

Como foi pensado a partir do planejamento dos cursos (os objetivos gerais de formação profissional, as competências a serem desenvolvidas) e dos planos de ensino disciplinares (a definição do que vai ser ensinado, em que seqüência e intensidade e os modos de avaliação), o Caderno pretende auxiliá-lo a realizar um plano de aula coerente com a concepção do Curso, preocupado em investir na formação de futuros trabalhadores habilitados ao exercício profissional.


O Caderno considera a divisão em capítulo apresentada no Plano de Ensino e o tempo de duração da disciplina, bem como a etapa do Curso em que ela está inserida. Com esta idéia do todo, sugere uma possibilidade de divisão do tempo, considerando uma aula de 50 minutos.

Também, há avaliações previstas, reunindo capítulos em blocos de conhecimentos e oferecendo oportunidade de síntese do aprendido. É preciso não esquecer, no entanto, que a aprendizagem é avaliada durante o processo, através da observação e do diálogo em sala de aula. A avaliação formal, prevista nos cadernos, permite a descrição quantitativa do desempenho dos jovens e também do educador na medida em que o “erro”, muitas vezes, é indício de falhas anteriores que não podem ser ignoradas no processo de ensinar e aprender.

Recomendamos que, ao final de cada aula ministrada, você faça um breve registro reflexivo, anotando o que funcionou e o que precisou ser reformulado, se todos os conteúdos foram desenvolvidos satisfatoriamente ou se foi necessário retomar algum, bem como outras sugestões que possam levar à melhoria da prática de formação profissional e assegurar o desenvolvimento do trabalho com aprendizagens significativas para os jovens. Esta também poderá ser uma oportunidade de você rever sua prática como educador voluntário e, simultaneamente, colaborar para a permanente qualificação dos Cadernos. É um desafio-convite que lhe dirigimos, ao mesmo tempo em que o convidamos a ser co-autor da prática que aí vai sugerida.

Características do Caderno

Cada capítulo ou unidade possui algumas partes fundamentais, assim distribuídas:

Página de apresentação do capítulo: Apresenta uma síntese do assunto e os objetivos a atingir, destacando o que os jovens devem saber e o que se espera que saibam fazer depois das aulas. Em síntese, focaliza a relevância do assunto dentro da área de conhecimento tratada e apresenta a relação dos saberes, das competências e habilidades que os jovens desenvolverão com o estudo da unidade.

A seguir, as aulas são apresentadas através de um breve resumo dos conhecimentos a serem desenvolvidos em cada aula. Sua intenção é indicar aos educadores o âmbito de aprofundamento da questão, sinalizando conhecimentos prévios e a contextualização necessária para o tratamento das questões da aula. No interior de cada aula aparece a seqüência de atividades, marcadas pela utilização dos ícones que seguem:


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Indica quais serão os objetivos do tópico a ser abordado, bem como o objetivo de cada aula.

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Exploração de links na internet – Remete a pesquisas em sites onde educador e aluno poderão buscar textos e/ou atividades como reforço extraclasse ou não.

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Apresenta artigos relacionados à temática do curso, podendo-se incluir sugestões de livros, revistas ou jornais, subsidiando, dessa maneira o desenvolvimento das atividades propostas. Permite ao educador explorar novas possibilidades de conteúdo. Se achar necessário, o educador poderá fornecer esse texto para o aluno reforçando, assim, o seu aprendizado.

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Traz sugestão de exercício ou atividade para fechar uma aula para que o aluno possa exercitar a aplicação do conteúdo.

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Traz sugestão de avaliação extraclasse podendo ser utilizada para fixação e integração de todos os conteúdos desenvolvidos.

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Traz sugestão de avaliação, podendo ser apresentada ao final de um conjunto de aulas ou tópicos; valerão nota e terão prazo para serem entregues.

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Indica, passo a passo, as atividades propostas para o educador. Apresenta as informações básicas, sugerindo uma forma de desenvolvê-las. Esta seção apresenta conceitos relativos ao tema tratado, imagens que têm a finalidade de se constituir em suporte para as explicações do educador (por esse motivo todas elas aparecem anexas num CD, para facilitar a impressão em lâmina ou a sua reprodução por recurso multimídia), exemplos das aplicações dos conteúdos, textos de apoio que podem ser multiplicados e entregues aos jovens, sugestões de desenvolvimento do conteúdo e atividades práticas, criadas para o estabelecimento de relações entre os saberes. No passo a passo, aparecem oportunidades de análise de dados, observação e descrição de objetos, classificação, formulação de hipóteses, registro de experiências, produção de relatórios e outras práticas que compõem a atitude científica perante o conhecimento.

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Indica a duração prevista para a realização do estudo e das tarefas de cada passo. É importante que fique claro que esta é uma sugestão ideal, que abstrai quem é o sujeito ministrante da aula e quem são os sujeitos que aprendem, a rigor os que mais interessam nesse processo. Quando foi definida, só levou em consideração o que era possível no momento: o conteúdo a ser desenvolvido, tendo em vista o número de aulas e o plano de ensino da disciplina. No entanto você juntamente com os jovens que compõem a sua turma têm liberdade para alterar o que foi sugerido, adaptar as sugestões para o seu contexto, com as necessidades, interesses, conhecimentos prévios e talentos especiais do seu grupo.

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O glossário contém informações e esclarecimentos de conceitos e termos técnicos. Tem a finalidade de simplificar o trabalho de busca do educador e, ao mesmo tempo, incentivá-lo a orientar os jovens para a utilização de vocabulário apropriado referente aos diferentes aspectos da matéria estudada. Aparece ao lado na página em que é utilizado e é retomado ao final do Caderno, em ordem alfabética.

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Remete para exercícios que objetivam a fixação dos conteúdos desenvolvidos. Não estão computados no tempo das aulas, e poderão servir como atividade de reforço extraclasse, como revisão de conteúdos ou mesmo como objeto de avaliação de conhecimentos.

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Notas que apresentam informações suplementares relativas ao assunto que está sendo apresentado.

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Idéias que objetivam motivar e sensibilizar o educador para outras possibilidades de explorar os conteúdos da unidade. Têm a preocupação de sinalizar que, de acordo com o grupo de jovens, outros modos de fazer podem ser alternativas consideradas para o desenvolvimento de um conteúdo.

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Traz as idéias-síntese da unidade, que auxiliam na compreensão dos conceitos tratados, bem como informações novas relacionadas ao que se está estudando

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Apresenta materiais em condições de serem produzidos e entregues aos jovens, tratados, no interior do caderno, como texto de apoio.

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Em síntese, você educador voluntário precisa considerar que há algumas competências que precisam ser construídas durante o processo de ensino aprendizagem, tais como:

conhecimento de conceitos e sua utilização; análise e interpretação de textos, gráficos, figuras e diagramas; transferência e aplicação de conhecimentos; articulação estrutura-função; interpretação de uma atividade experimental.

Em vista disso, o conteúdo dos Cadernos pretende favorecer:

conhecimento de propriedade e de relações entre conceitos; aplicação do conhecimento dos conceitos e das relações entre eles; produção e demonstração de raciocínios demonstrativos; análise de gráficos; resolução de gráficos; identificação de dados e de evidências relativas a uma atividade

experimental; conhecimento de propriedades e relações entre conceitos em uma

situação nova. Como você deve ter concluído, o Caderno é uma espécie de obra aberta, pois está sempre em condições de absorver sugestões, outros modos de fazer, articulando os educadores voluntários do Projeto Formare em uma rede que consolida a tecnologia educativa que o Projeto constitui. Desejamos que você possa utilizá-lo da melhor forma possível e que tenha a oportunidade de refletir criticamente sobre ele, registrando sua colaboração e interagindo com os jovens de seu grupo a fim de investirmos todos em uma educação mais efetiva e na formação de profissionais mais competentes e atualizados para os desafios do mundo contemporâneo.


No ambiente industrial, as constantes necessidades de desenvolvimento de produtos que atendam aos mais variados requisitos funcionais fazem com que o material desses produtos e suas respectivas propriedades e processos de fabricação sejam uma tecnologia em constante modificação.

A definição do material de um produto condiciona a este características que não poderão ser mais alteradas no decorrer do processo de fabricação. Isto faz com que essa escolha inicial seja extremamente importante, influenciando inclusive os processos de fabricação que deverão ser adotados para a sua fabricação e o custo final desse produto.

Em função disso, este caderno tem por objetivo desenvolver junto aos jovens as competências necessárias para a caracterização e diferenciação dos principais materiais, semiprodutos e processos de fabricação usados em sistemas (produção-montagem) e serviços (instalação-manutenção) industriais.

Introdução

14 Tecnologia de Materiais e Processos

Materiais e Processos de Fabricação 15

1 Materiais na Indústria de Manufatura Primeira Aula

Evolução dos materiais em face da evolução humana....................................21 Segunda Aula

Novos materiais em nosso cotidiano ...............................................................25 Terceira Aula

Conceito de material e as propriedades dos materiais metálicos....................27 Quarta Aula

Fatores a serem considerados na escolha dos materiais em peças fabricadas........................................................................................31

Quinta Aula Elaboração do painel gráfico ...........................................................................33

Sexta Aula Apresentação do painel gráfico .......................................................................34

Sétima Aula Composição e as características básicas do aço-carbono..............................35

Oitava Aula Composição e as características básicas dos aços-liga..................................37

Nona Aula Tratamento térmico em aços ...........................................................................40

Décima Aula Comparação prática da dureza de aço temperado e sem têmpera.................44

Décima Primeira Aula Elaboração do painel gráfico ...........................................................................45

Décima Segunda Aula Apresentação do painel gráfico .......................................................................46

Décima Terceira Aula Corrosão - Conceito, tipos e efeito nos produtos ...........................................49

Décima Quarta Aula Proteções Superficiais - Conceitos e tipos................ ......................................53

Sumário

Décima Quinta Aula

Ligas de Alumínio......................................................................................55

Décima Sexta Aula

Cobre.........................................................................................................58

Ligas de Cobre - Bronze............................................................................58

Ligas de Cobre - Latão..............................................................................60

Décima Sétima Aula

Avaliação Teórica......................................................................................65

2 Processo de Produção de Aço

Material de Apoio: Metalografia de Produtos Siderúrgicos Comuns

3 Tratamentos térmicos e Ensaios de Materiais Metálicos

Primeira Aula

Padronização.............................................................................................71

Ensaios Mecânicos....................................................................................71

Segunda Aula

Ensaio de tração........................................................................................73

Corpo de prova..........................................................................................73

Máquina de ensaio de tração.....................................................................74

Curva de tração.........................................................................................74

Terceira Aula

Ensaios de dureza.....................................................................................76

Ensaios de dureza Rockwell......................................................................77

Quarta Aula

Ensaios de dureza Brinell..........................................................................80

Ensaios de microdurezas Knoop e Vickers...............................................81

Ensaios por análises químicas..................................................................81

Quinta Aula

Ensaios não destrutivos.............................................................................83

Sexta Aula

Apresentação do painel sobre caracterização dos principais ensaios

mecânicos..................................................................................................85

Sétima Aula

Visita técnica ao laboratório de ensaio de tração......................................86

Oitava Aula

Visita técnica ao laboratório de ensaio de dureza Rockwell......................87

Nona Aula

Fratura.......................................................................................................89

Concentração de tensões..........................................................................90

Tipos de fratura..........................................................................................90

Décima Aula

Material dúctil versus material frágil...........................................................91

Fratura dúctil..............................................................................................92

Fadiga........................................................................................................92

Décima Primeira Aula

Fatura Frágil....................................................................................….......93

Fratura Frágil ou por cilvagem...................................................................93

Fratura intergranular..................................................................................94

Décima Segunda Aula

Visita ao laboratório de ensino de fratura..................................................95

Décima Terceira Aula

Avaliação teórica 2.....................................................................................97


O tipo de material de um componente ou produto é fundamental para a indústria de manufatura, uma vez que ele irá determinar suas características finais e os processos de fabricação.

A constante evolução humana e, conseqüentemente, de suas necessidades fazem com que os materiais tenham também uma constante evolução.

Em função disso, este capítulo irá contribuir para o aprimoramento técnico dos jovens em relação à evolução dos materiais em face da evolução humana, conceito de material e suas propriedades mecânicas, assim como fatores importantes a serem considerados na escolha do material.

Caracterizar a evolução dos materiais em face da evolução humana.

Conceituar material, produto e matéria-prima.

Caracterizar as propriedades mecânicas dos materiais.

Compreender os principais fatores na escolha de materiais.

Objetivos

1 Materiais na Indústria de Manufatura


Evolução dos materiais

A evolução dos materiais está diretamente relacionada com a evolução humana desde a pré-história. Das necessidades dos homens em caçar, proteger-se e conquistar territórios, surge necessidades de novos instrumentos e materiais.

Essa relação é tão marcante que é comum os momentos históricos da evolução humana serem denominados pelos materiais predominantes num determinado momento, dentre os quais:

••• Idade da pedra;

••• Idade da argila;

••• Idade do cobre;

••• Idade do bronze;

••• Idade do ferro.

A figura 1 ilustra a distribuição cronológica da evolução dos materiais.

Fig. 1 – Gráfico de Tensão x Deformação. Fonte – Navarro R.F., 2006.

Essa evolução pode ser observada da seguinte maneira:

Nessa aula será abordada a evolução dos materiais em face da evolução humana.

Primeira Aula

Pré-História Período da história que antecede a escrita

15 min

Passo 1 / Aula Teórica


• Período Paleolítico – Idade da pedra – Fabricação de facas, pontas de lança e machados através de lascas de grandes pedras.

• Período Neolítico – Idade da pedra polida – Peças eram produzidas através do desgaste e polimento de pedras ou ossos. Esse princípio, no futuro, seria base do processo de usinagem por retificação.

• Idade dos Metais – Com o conhecimento de alguns metais como cobre, ouro, estanho e, mais tarde, o ferro, o homem inicia a fabricação de pontas de armas.

Período Paleolítico

Período que corresponde ao intervalo entre a primeira utilização de utensílios de pedra pelo homem (cerca de dois milhões de anos atrás) até o início do período Neolítico.

Neolítico

Período da pedra polida que se inicia cerca de 10 mil a.C.

Idade da pedra

É a idade entre a aparição dos primeiros utensílios produzidos pelo homem (700.000/600.000 A.C.) até a era dos metais.

Nessa idade os homens utilizavam a pedra lascada ou a pedra polida para a confecção de instrumentos e armas de combate, entre as quais, lanças, facas, agulhas, foices, enxadas, etc.

A figura 2 ilustra exemplos de utensílios construídos na idade da pedra.

Fig. 2 – Utensílios da idade da pedra.

Font

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Idade da argila

O desenvolvimento da agricultura e a necessidade de armazenamento e transporte de alimentos desen-volveram a idade da argila, na qual os homens desenvolvem técnicas de construção de vasos.

A evolução dessas técnicas e a evolução das misturas de argila com fibras vegetais deram origem a novos materiais utilizados na construção de casas.

Idade do cobre e do bronze

Nessa era, os produtos, antes feitos em pedra e argila, são substituídos pelo cobre e pelo bronze. Isso faz com que as armas sejam muito mais resistentes e, principalmente, com um corte muito superior.

Idade do ferro

Período em que ocorreu o desenvolvimento da metalurgia do ferro, ou seja, processo de fundição do minério de ferro (1200°C) e moldagem de metal líquido na forma desejada. Esse metal é superior ao bronze em relação à dureza e abundância de jazidas

Idade do aço

Período que se inicia com o declínio da idade do ferro e estende-se até 1918 D.C.

Esse período desenvolveu-se principalmente com a melhoria das técnicas de metalurgia dos ferros, que adicionados ao aço melhoravam muito suas propriedades mecânicas.

O início dessa era deu-se no oriente com o surgimento das espadas orientais (Damasco, Persa e Japonesa).

Muitas batalhas durante o momento histórico das Cruzadas (Guerra entre ocidentais e orientais pelo poder dos locais sagrados – cristãos X mulçumanos) resultaram em fracasso por parte dos ocidentais em função dos materiais das espadas; enquanto os ocidentais lutavam com espada de bronze, os orientais lutavam com espadas de aço.


Materiais da era moderna

Após 1918, a humanidade sofreu diversas evoluções, passando inclusive por um período negro da Segunda Guerra Mundial, dessas mudanças surgiram inúmeros materiais para suprir as necessidades, tais como:

• Evolução dos aços e aços ligas.

• Desenvolvimento de materiais radioativos.

• Desenvolvimento da tecnologia dos polímeros (plástico).

• Desenvolvimento do silício.

• Entre outros.

A maioria dessas necessidades surge por motivos bélicos e posteriormente é aplicado em nosso cotidiano como, por exemplo, a energia nuclear, inicialmente desenvolvida como arma de destruição e atualmente aplicada como fonte de energia.

Dividir a turma em grupos e solicitar que eles apresentem, com o maior grau de detalhamento possível, o que aprenderam a respeito da evolução dos materiais em face da evolução humana, abordando:

• um exemplo de material utilizado pelas civilizações antigas, assim como a sua influência nessa civilização e a sua necessidade original;

• um exemplo de material utilizado em nosso cotidiano, assim como a sua influência em nossas vidas e a sua necessidade original.

Ao final, os jovens explicarão ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

30 min

Passo 2 / Exercício


Solicitar que os jovens, em grupo, iniciem uma pesquisa sobre novos materiais que estão sendo desenvolvidos recentemente.

Para a próxima aula, os jovens deverão trazer os materiais coletados nessa pesquisa para finalizá-la com a criação de um painel gráfico sobre novos materiais do nosso cotidiano.

Com base na pesquisa desenvolvida na aula passada sobre novos materiais do nosso cotidiano, os grupos devem montar um painel gráfico com as seguintes informações:

• Descrição desse novo material.

• Influência desse novo material em nosso cotidiano.

• Caracterização das necessidades originais para o desenvolvimento desse material.

Educador, incentive os jovens a realizar essa pesquisa com o auxílio da Internet em sites especializados em inovações tecnológicas como, por exemplo, http://www.inovacaotecnologica.com.br/index.php

Nessa aula será elaborado o painel gráfico sobre novos materiais do nosso cotidiano.

Segunda Aula

30 min

Passo 3 / Pesquisa

10 min

Passo 1 / Instruções


Solicitar aos jovens que, em grupo, montem, com o maior grau de detalhamento possível, um painel gráfico contendo um tipo de novo material, sua influência em nosso cotidiano e a caracterização da necessidade original, conforme instruções acima.

Solicitar aos jovens que apresentem para o restante da turma os painéis gráficos desenvolvidos, promovendo assim a discussão do assunto.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.). O painel poderá ser montado em papel pardo, ou no verso de folhas de rascunho unidos por fita adesiva. A utilização de pincel atômico possibilitará melhor visualização.

Educador, com base no site http://www.inovacaotecnologica.com.br/index.php, essa atividade pode ser realizada da seguinte forma:

Notícia: Diamante perde o trono da dureza para um novo material. (13/02/2007)

Descrição: Material mais duro que o diamante

Influência em nosso cotidiano: desenvolvimento de ferramentas de corte muito mais resistentes.

Necessidade: Corte de materiais extremamente duros e com baixo custo.

25 min

Passo 2 / Elaboração do painel

15 min

Passo 3 / Apresentação dos painéis


Conceito – Material, matéria-prima, produto e ferramenta Material – O material é formado por elementos químicos que constituem o planeta Terra, assim como pela junção entre eles. Cada material irá proporcionar características distintas à peça e à sua aplicação. Matéria-prima – É o nome dado a um material utilizado no início de um sistema de produção ou processo de fabricação. Produto – É a transformação da matéria-prima em algo que pode ser oferecido em um mercado para satisfazer a uma necessidade. Ferramenta – É um utensílio, dispositivo ou mecanismo físico que podem ser utilizados por trabalhadores na transformação da matéria-prima em um produto.

Propriedades dos materiais metálicos

Os materiais metálicos apresentam propriedades físicas que irão direcionar suas características na aplicação em peças fabricadas.

Dentre as principais propriedades físicas dos materiais metálicos, destacam-se:

• Ductibilidade;

• Maleabilidade;

Terceira Aula Nessa aula serão abordados os conceitos relativos ao material e às propriedades dos materiais metálicos, tais como, maleabilidade, ductibilidade, tenacidade, elasticidade e resistência.

30 min



• Tenacidade;

• Elasticidade;

• Resistência (tração, compressão e cisalhamento).

Ductibilidade

A ductibilidade é uma propriedade física do material, que proporciona a ele, sobre a ação de cargas, suportar a deformação plástica sem que haja a sua fratura ou rompimento.

Dentre os materiais que apresentam muito bem essa propriedade destacam-se o ouro, cobre e alumínio.

O oposto de dúctil é rúptil, quando o material se rompe sem sofrer grande deformação.

Maleabilidade

A maleabilidade é uma propriedade física semelhante à ductibilidade no que refere à deformação do material sobre efeito de cargas sem que haja a sua fratura ou rompimento. A diferença é que a ductibilidade se refere à formação de filamentos, e a maleabilidade permite a formação de delgadas lâminas do material.

Lâminas com baixa espessura são amplamente utilizadas na indústria alimentícia na forma de embalagens, como, por exemplo, latas de cerveja em alumínio.

O elemento conhecido mais maleável é o ouro, que se pode malear até dez milésimos de milímetro de espessura.

Educador, enfatize junto aos jovens que não se deve confundir dúctil com mole, já que a ductibilidade é uma propriedade física que aparece quando o material é submetido a uma carga considerável.Com uma carga pequena, a deformação praticamente não existe.


Tenacidade

A tenacidade é a energia mecânica necessária para levar um material à ruptura. Quanto maior a energia necessária para provocar a ruptura do material, maior é a tenacidade do mesmo.

Essa energia pode ser obtida através de um gráfico de Tensão X Deformação do material, conforme ilustrado na figura 3.

A tenacidade é muito usada pelos garimpeiros para diferenciar uma pepita de ouro de um fragmento de pirita. O ouro apresenta uma alta tenacidade, enquanto a pirita é extremamente frágil

Resistência A resistência é a propriedade mecânica do material em suportar cargas sem que haja sua ruptura ou fratura. Essas cargas podem ser, entre outras, de tração, de compressão e cisalhamento, e conforme o tipo de carga obtém-se a característica de resistência do material (resistência à tração, à compressão e ao cisalhamento).

Resistência à tração - Ao submeter um material a cargas de tração, automaticamente ele sofrerá deformações progressivas de extensão ou aumento do comprimento. A relação entre a carga aplicada e a deformação, representada normalmente por um gráfico de Tensão x Deformação (ver figura 1) apresenta uma proporção definida pela lei de Hooke.

A tenacidade é muito usada pelos garimpeiros para diferenciar uma pepita de ouro de um fragmento de pirita. O ouro apresenta uma alta tenacidade, enquanto a pirita é extremamente frágil .

Fig. 3 – Gráfico de Tensão x Deformação.

Font

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Segundo essa lei, o aumento de comprimento do material é sempre proporcional à tensão de tração aplicada, sendo definida pela seguinte fórmula:

Onde:

• l = comprimento da barra [mm];

• e = alongamento do material [mm];

• P = carga aplicada [kgf];

• A = área da secção transversal da barra [mm2];

• E = módulo de elasticidade ou módulo de Young do material [kgf/mm2].

• Resistência à compressão – Apesar de as

cargas de compressão serem o oposto em relação à tração, na fase de deformação elástica, ambas as resistências apresentam comportamentos seme-lhantes e regidos pela lei de Hooke (principalmente materiais dúcteis). No entanto, na fase plástica, não há possibilidade de comparação, pois a medida que cresce o esforço, a deformação tende a aumentar a secção transversal do material, achatando a peça na forma de disco sem que ocorra a ruptura. A ruptura por compressão ocorre em materiais frágeis, nos quais, mesmo com pequenos esforços, a falta de deformação das paredes laterais provocará a ruptura.

• Resistência ao cisalhamento – A resistência ao

cisalhamento é a propriedade mecânica do material em suportar o esforço resultante de cargas paralelas e opostas aplicadas em peças. Essa propriedade é extremamente importante em elementos de fixadas (parafusos, rebites e vigas) e eixos de transmissão. A figura 4 ilustra o efeito de cargas de cisalhamento em um rebite na fixação de chapas.

Fig. 4 – Cisalhamento duplo num rebite.

Cisalhamento Cisalhamento é ação de rompi-mento ou corte de um material.

Font

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1986

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Dividir a turma em grupos e solicitar que eles apresentem, com o maior grau de detalhamento possível, o que aprenderam a respeito das propriedades mecânicas dos materiais, com base nos conceitos vistos em sala de aula. Ao final, os jovens explicarão ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Fatores de escolha dos materiais A determinação do material que será fabricado o produto é uma operação extremamente complexa, pois, junta-mente com ela, existem inúmeros fatores diretamente relacionados que não poderão ser alterados no futuro. Dentre esses fatores, destacam-se:

• Práticos – Os produtos são fabricados apara atenderem a uma determinada necessidade mecânica de seu projeto, fazendo com as propriedades mecânicas desse material, antes de mais nada, atendam também a esses requisitos.

• Produtivo – Estão relacionados com os processos de fabricação a serem adotados ao longo do ciclo de produção do produto. O material influenciará as máquinas e ferramentas de corte necessárias para a

Educador, procure utilizar exemplos práticos (chave de fenda, carcaça/eixo motor elétrico, colher de cozinha, broca de furar, etc.) para exemplificar as propriedades mecânicas dos metais e sua aplicação.

Quarta Aula Nessa aula serão abordados os fatores que devem ser considerados na escolha dos materiais aplicados em peças fabricadas.

20 min


30 min



produção, assim como, o tipo de layout e o nível de especialização da mão-de-obra.

• Ergonômicos e de segurança – Alguns materiais podem apresentar índices de toxidade elevados (por exemplo: aço-liga com chumbo), assim como perigos de combustão durante o processo de fabricação (usinagem de ligas de magnésio). Essas características resultam em processos de fabricação especiais e equipamentos de proteção próprios.

• Econômicos – Da mesma forma que cada material apresenta propriedades mecânicas distintas, o custo de obtenção da matéria-prima varia na mesma ordem. Além do custo de matéria-prima, deve-se levar em consideração o custo envolvendo os processos de fabricação de cada tipo de material.

• Ecológicos – A escassez de matéria-prima e principalmente os cuidados crescentes com o meio ambiente colocam como uns dos principais fatores na escolha do material, as suas propriedades de reciclagem.

• Mercadológicos – Uma pesquisa com relação aos possíveis fornecedores, tecnologias usuais e, principalmente, com as futuras tendências são importantes no atual mercado globalizado.

• Estéticos – Esse fator relaciona-se com as propriedades de acabamento superficial do material e são regidos pelos requisitos de acabamento do projeto do produto.

Dividir a turma em grupos e solicitar que eles apresentem, com base em um determinado produto, os fatores importantes para a escolha do material desse produto. Ao final, os jovens explicarão ao grande grupo o que produziram, socializando o aprendizado.

Educador, procure utilizar exemplos práticos (chave de fenda, carcaça/eixo motor elétrico, colher de cozinha, broca de furar, etc.).

Usinagem Processo de fabricação que visa a transformação da matéria prima através de operações de remoção de material.

20 min



O painel gráfico apresentará as seguintes informações:

• Quatro componentes selecionados de diferentes produtos da indústria de manufatura como, por exemplo, geladeira, bicicleta, componentes do automóvel, bola, etc.

• Materiais utilizados nesses componentes.

• Influência com relação ao custo, durabilidade, estética e desempenho do tipo de material sobre esses componentes.

Solicitar aos jovens que, em grupo, montem, com o maior grau de detalhamento possível, um painel gráfico contendo a influência do material em produtos da indústria de manufatura, conforme instruções acima.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.).

O painel poderá ser montado em papel pardo, ou no verso de folhas de rascunho unidos por fita adesiva. A utilização de pincel atômico possibilitará melhor visualização.

Quinta Aula Nessa aula será elaborado o painel gráfico contendo a influência do material em produtos da indústria de manufatura.

10 min


40 min



Atividades • Combinar, previamente, a ordem e o tempo de

apresentação dos grupos. Suscitar a discussão entre os grupos.

Ao final das apresentações, fazer uma avaliação oral com os jovens sobre os trabalhos apresentados.

Educador você poderá salientar os seguintes itens:

• Postura durante a apresentação.

• Formato do painel gráfico.

• Vocabulário utilizado na apresentação, incentivando-os a se expressarem com adequação, evitando gírias.

Para que haja discussão, o educador poderá, após a apresentação de cada grupo, questionar o grande grupo a respeito das influências do material sobre as características do produto.

Nessa aula será realizada a apresentação dos painéis gráficos entre os jovens.

Sexta Aula

40 min

Passo 1 / Apresentação do painel

10 min

Passo 2 / Avaliação


Definição e características dos aços-carbono

O aço-carbono apresenta em sua composição química, além do carbono, que é seu principal elemento de liga, manganês, silício, fósforo e enxofre. Outros elementos podem estar presentes em quantidades desprezíveis. A quantidade de carbono pode ser utilizada em sua classificação, resultando em aços com baixo carbono (máximo 0,30%), aços com médio carbono (0,30 a 0,60%) e aços com alto carbono (0,60 a 1,00%).

Os aços com baixo carbono apresentam como características mecânicas baixa resistência, baixa dureza e alta tenacidade e ductilidade, assim como boas característica de usinagem e soldagem. Em função disso são amplamente utilizados no ambiente industrial na fabricação de chapas de automóveis, perfis estruturais e tubos.

Os aços com médio carbono permitem o melhoramento das propriedades mecânicas através do processo de tratamento térmico. Isto faz com que tenham maior resistência e dureza e menor tenacidade e ductilidade em relação aos aços com baixo carbono. Sua utilização abrange a fabricação de peças que exigem altas resistências mecânicas, desgaste e tenacidade, sendo, por isso, aplicados na construção de rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins, etc.

Os aços com alto carbono apresentam maior resistência e dureza e menor ductilidade em relação aos demais aços-carbono. Normalmente são utilizados após o processo de tratamento térmico, o que proporciona excelente manutenção do fio de corte, sendo por isso

Nessa aula serão abordadas a composição e as características básicas do aço-carbono e a sua designação conforme Norma ABNT.

Sétima Aula

30 min



aplicados em ferramentas do tipo talhadeiras, serrotes, martelos e facas.

Classificação dos aço-carbono O sistema de classificação dos aços-carbono, conforme Norma ABNT, está baseado nos sistemas americanos (SAE - Society of Automotive Engineers e AISI - American Iron and. Steel Institute”), no qual os aços são denominados por quatro algarismos. Os dois últimos referem-se à porcentagem de carbono do aço e os dois primeiros à presença ou não de elementos de liga (elementos além da composição do aço-carbono). A utilização dos algarismos iniciais como 10 significa que se trata de um aço-carbono. Por exemplo, o aço 1045 refere-se a um aço-carbono (10) com 0,45% de carbono, ou seja, um aço com médio carbono. A figura 1 ilustra a classificação e a composição dos principais elementos dos aços-carbono conforme a norma ABNT.

Tabela 1 – Classificação ABNT do aço-carbono.

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

Font

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1986

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Com base em uma lista de exercícios abordando os aços-carbono e suas aplicações, separar os jovens em grupos e promover a resolução e discussão da lista.

Definição e características dos aços-liga Os aços-liga são tipos de aços que contêm quantidades específicas de elementos de liga diferentes daqueles normalmente utilizados nos aços-carbono. Essas quantidades têm por objetivo proporcionar benefícios nas propriedades físicas e mecânicas, para que eles possam ser aplicados em determinadas funções.

Dentre os efeitos desses elementos de ligas, destacam-se:

• aumentar a usinabilidade;

• aumentar a temperabilidade;

• conferir dureza a quente;

• aumentar a capacidade de corte;

• conferir resistência ao desgaste;

• conferir resistência a corrosão;

Nessa aula serão abordadas a composição e as características básicas do aço-liga e a sua designação conforme Norma ABNT.

Oitava Aula

Educador, utilize uma lista que contenha os fundamentos teóricos vistos em aula e exemplos de aplicação Veja exercício 1 disponível no final do caderno.

Temperabilidade Propriedade do material em se endurecer pelo processo de resfriamento (Têmpera)

20 min

Passo 2 / Exercícios

30 min



• modificar características elétricas e magnéticas.

A variedade de propriedades físicas e mecânicas obtidas pelos elementos de ligas possibilitam uma ampla aplicação dos aços-liga. Eles podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica.

Os aços-liga costumam ser designados de acordo com os elementos de ligas predominantes como, por exemplo, aço-níquel, aço-cromo e aço-cromo-vanádio.

Classificação dos aços-liga

O sistema de classificação dos aços-liga, conforme Norma ABNT, está baseado nos sistemas americanos (SAE e AISI), e obedece a mesma lógica dos aços-carbono, ou seja, os aços são denominados por quatro algarismos. Os dois últimos referem-se à porcentagem de carbono do aço e os dois primeiros à presença ou não de elementos de liga (elementos além da composição do aço-carbono). Enquanto que a utilização dos algarismos iniciais como 10 significa que se trata de um aço-carbono, a mudança desses algarismos iniciais representa um tipo especial de aço (aço liga) Por exemplo:

• Aço 1045: aço-carbono (10) com 0,45% de carbono.

• Aço 4420: aço-liga (44) com níquel (1,85% de Ni), cromo (0,5% de Cr), molibdênio (0,25% de Mo) e com 0,20 de carbono (20).

• Aço 5140: aço-liga (51) com cromo (0,7 a 0,9% de Cr) e com 0,40 de carbono (40).

A figura 2 ilustra a classificação e a composição dos principais elementos dos aços-ligas conforme a norma ABNT.


Tabela 2 - Classificação ABNT do aço-liga Com base em uma lista de exercícios abordando os aços-liga e suas aplicações, separar os jovens em grupos e promover a resolução e discussão da lista.

Nessa aula serão abordados o conceito de tratamento térmico em aços e seus principais processos (têmpera, revenimento e cementacao).

Nona Aula

Educador, Utilize uma lista que contenha os fundamentos teóricos vistos em aula e exemplos de aplicação Veja exercício 2 disponível no final do caderno.

Font

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1986

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20 min



Tratamento térmico – Definição e tipos

O tratamento térmico é um conjunto de processos que visam ao aquecimento e resfriamento dos aços em condições de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento controladas. A variação desses parâmetros controlados irá alterar a microestrutura dos aços, conferindo a eles novas propriedades.

Essa transformação é regida por um diagrama de transformação – tempo e temperatura, denominado curva TTT. A figura 3 ilustra um exemplo de curva TTT.

O alumínio é um metal não-ferroso, representado na tabela periódica pelo símbolo Al. Ele apresenta como propriedades ser leve, dúctil, maleável, além de ser um bom condutor de calor e eletricidade e resistente à corrosão.

30 min



O principal objetivo desse tratamento térmico e aumentar as propriedades físicas e mecânicas do aço e/ou aumentar o endurecimento de sua camada superficial até certa profundidade. Com essas novas propriedades, ele pode ser utilizado em aplicações com maiores exigências.

Dentre os efeitos desses tratamentos térmicos, destacam-se:

• aumento ou diminuição da dureza;

• aumento da resistência mecânica;

• melhora da ductibilidade;

• melhora da resistência ao desgaste;

• aumento da capacidade de corte;

• aumento da resistência à corrosão;

Font

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1986

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Fig. 1– Exemplo de curva TTT.


• modificação das características elétricas e magnéticas;

• aumento da resistência ao calor;

Nessa aula serão abordados os principais tipos de tratamento térmicos aplicados nos aços, têmpera, revenimento e cementação.

Têmpera

O processo de têmpera consiste no aquecimento do aço acima de sua temperatura crítica, e em seu resfriamento rápido em um meio como óleo, água, salmoura ou mesmo ar. A velocidade de resfriamento, em função do meio, resultará em diferentes propriedades mecânicas para o aço.

Conforme o meio de resfriamento ou aquecimento pode-se classificar processo de têmpera:

• Têmpera em água: resfriamento em água.

• Têmpera em óleo: resfriamento em óleo.

• Têmpera em salmoura: resfriamento em salmoura.

• Tempera por chamas: aquecimento por chamas.

A têmpera tem por objetivo aumentar a dureza do material, sendo que quanto maior a propriedade de temperabilidade do aço, maior serão a profundidade e a distribuição da dureza no material.

Decorrente desse aumento de dureza, o material terá uma redução de sua ductibilidade, tenacidade e aumento de tensões internas.

Esses efeitos resultantes do aumento de dureza podem ser amenizados ou eliminados através do processo de revenimento.

Revenimento

O revenimento é um processo de tratamento térmico que normalmente ocorre posteriormente ao processo de têmpera, com o objetivo de corrigir os níveis de dureza e fragilidade do material e, principalmente, aliviar as suas tensões internas.

Salmoura A salmoura é uma solução de água saturada de sal


O processo consiste em aquecimento do material em uma temperatura abaixo do seu ponto crítico e res-friamento lento no ar ou no próprio forno de aquecimento.

A temperatura de aquecimento irá influenciar as propriedades mecânicas que se deseja do material temperado.

Cementação

A cementação consiste em um tratamento termoquímico, no qual haverá o endurecimento superficial dos aços em função da aplicação simultânea de carbono em elevadas temperaturas.

Nesse processo o aço é aquecido a temperaturas acima da zona crítica e o carbono é adicionado em contato com o material; após um determinado tempo de absorção do carbono, o material é submetido a um processo de têmpera (resfriamento rápido).

A aplicação do carbono na superfície resultará em uma camada de material endurecido sobre a peça, sendo que a espessura dessa camada varia conforme o tempo da cementação (ver figura 4).

Os processos de cementação divergem-se pela fonte de aplicação do carbono, nos quais, tem-se:

• Cementação sólida – Aplicação de substância carbonáceas sólidas como, por exemplo, mistura de

Fig. 2 – Exemplo de camada do processo de cementação.

Font

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1986

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carvão de madeira, óleo e carbonato de sódio ou potássio ou cálcio ou bário.

• Cementação gasosa – Aplicação de gases como, por exemplo, gases carbônicos (CO), gases derivados de hidrocarbonetos (gás natural, propana, etana, butana), etc.

Com base em uma lista de exercícios abordando os tratamentos térmicos, separar os jovens em grupos e promover a resolução e discussão da lista.

Com os jovens separados em grupos e acompanhados por técnicos qualificados, será demonstrado o processo de a dureza entre aço temperado e não temperado através de punção de bico.

Se houver tempo, após a visita, os jovens poderão trabalhar no relatório, organizando os dados obtidos.

A cementação é um dos tratamentos mais empregados e mais antigos, pois os romanos já o utilizavam.

Nessa aula será comparada a dureza entre aço temperado e não temperado através de punção de bico.

Educador, utilize uma lista que contenha os fundamentos teóricos vistos em aula e exemplos de aplicação Veja exercício 3 disponível no final do caderno.

20 min


Décima Aula


O painel gráfico apresentará as seguintes informações:

• Definição, tipos e exemplos de aplicação de ligas ferrosas.

• Propriedades mecânicas das ligas ferrosas.

• Procedimento de medição da dureza.

• Observações realizadas durante o ensaio prático de dureza.

Solicitar aos jovens que, em grupo, montem, com o maior grau de detalhamento possível, um painel gráfico contendo os conhecimentos adquiridos sobre as ligas ferrosas durante as aulas e as observações realizadas durante o ensaio prático de dureza, conforme instruções acima.

Nessa aula será elaborado o painel gráfico contendo os conhecimentos adquiridos sobre as ligas ferrosas durante as aulas e as observações realizadas durante o ensaio prático de dureza.


Educador, instrua os jovens para anotarem as impressões com relação às características mecânicas de cada material no processo de corte e dobra, para posteriormente realizarem um relatório técnico confrontando as impressões práticas de cada tipo de material com as teorias estudadas nesse capítulo.

10 min


40 min



Atividades

• Combinar, previamente, a ordem e o tempo de apresentação dos grupos.

• Suscitar a discussão entre os grupos.

Solicitar aos jovens que, em grupo, montem, com o maior grau de detalhamento possível, um painel gráfico contendo os conhecimentos adquiridos sobre as ligas ferrosas durante as aulas e as observações realizadas durante o ensaio prático de dureza, conforme instruções acima.

Para que haja discussão, o educador poderá, após a apresentação de cada grupo, questionar o grande grupo a respeito das influências do material sobre as características do produto.

Nessa aula será realizada a apresentação dos painéis gráficos pelos jovens.


Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a esta atividade (cartazes, livros, canetas, etc.). O painel pode ser montado em papel pardo, ou no verso de folhas de rascunho unidos por fita adesiva. A utilização de pincel atômico possibilitará melhor visualização.

40 min


10min

Passo 2 / Avaliação


Educador, você poderá salientar os seguintes itens:

• Postura durante a apresentação.

• Formato do painel gráfico.

• Vocabulário utilizado na apresentação, incentivando-os a se expressarem com adequação evitando gírias


Corrosão – Conceito, tipos e efeito nos produtos Conceito A corrosão é um fenômeno de deterioração e perda de material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos. Efeitos nos produtos O efeito da corrosão sobre o material irá fragilizar as peças, tornando-as suscetíveis à quebra por qualquer esforço físico.

O efeito da corrosão pode ser encontrado facilmente no ambiente do dia-a-dia das pessoas, como, por exemplo:

• Automóveis – Corrosão de componentes e carroçaria (chaparia).

• Canalizações – Corrosões externas e internas.

• Material de cozinhas – Corrosões de panelas e utensílios domésticos.

• Monumentos – Corrosão de estátuas.

• Estruturas metálicas – Corrosão nas armações.

Os problemas relacionados com a corrosão geram grandes perdas econômicas em diversas áreas industriais, tais como: indústria química, petrolífera,

Décima Terceira Aula Nessa aula serão abordados os conceitos relativos ao processo de corrosão, fornecendo ao jovem o conhecimento dos tipos e efeitos da corrosão sobre os produtos. Serão utilizados exemplos práticos para facilitar o aprendizado dos jovens. Através de exemplos, serão caracterizados os tipos de corrosão e seu efeito em peças fabricadas.

30 min



petroquímica, naval, construção civil, energia e automobilística.

Essas perdas podem ser diretas ou indiretas. As perdas diretas relacionam-se aos custos de substituição de peças e equipamentos e aos custos de prevenção à corrosão (proteção das peças). As perdas indiretas relacionam-se ao efeito causado pela falha das peças decorrente do efeito da corrosão, nas quais se destacam:

• Paralisações acidentais – Substituição de tubos em caldeiras.

• Perda de produto – Perdas de óleo, gás ou água, decorrente de tubulações corroídas.

• Contaminação de produto – Vazamento de óleo no mar por tubulações corroídas.

• Perda de vidas humanas – Falha em peças fabricadas decorrente da corrosão.

Tipos de corrosão Os tipos de corrosão podem ser apresentados considerando-se a aparência ou forma de ataques, e as diferentes causas da corrosão e seus mecanismos. Assim, a corrosão pode ser caracterizada por meio das seguintes formas:

Uniforme – A corrosão se processa em toda a extensão da superfície, ocorrendo perda uniforme de espessura. É chamada, por alguns, de corrosão generalizada, mas essa terminologia não deve ser usada só para corrosão uniforme, pois se pode ter também corrosão por pite ou alveolar generalizadas, isto é, em toda a extensão da superfície corroída.

Por placas – A corrosão se localiza em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações.

Em 1981, ocorreu falha no reator nuclear em “Three Mile Island” (Pennsylvania, USA) devido à corrosão em um tubo do trocador de calor.

Em 1952, três aviões Comet se desintegraram em pleno vôo devido à falha de componente decorrente da ação da corrosão.


Alveolar – A corrosão se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações semelhantes a alvéolos, apresentando fundo arredondado e profundidade geralmente menor que o seu diâmetro.

Puntiforme ou por pite – A corrosão se processa em pontos ou em pequenas áreas localizadas na superfície metálica produzindo pites, que são cavidades que apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior do que o seu diâmetro.

Intergranular – A corrosão se processa entre os grãos da rede cristalina do material metálico que perde suas propriedades mecânicas e pode fraturar quando solicitado por esforços mecânicos, tendo-se então a corrosão sob tensão fraturante (CTF).

Intragranular – A corrosão se processa nos grãos da rede cristalina do material metálico que perdendo suas propriedades mecânicas poderá fraturar à menor solicitação mecânica, tendo-se também corrosão sob tensão fraturante.

Filiforme – A corrosão se processa sob a forma de finos filamentos, mas não tão profundos, que se propagam em diferentes direções e que não se ultrapassem, pois se admite que o produto de corrosão, em estado coloidal, apresente carga positiva, daí a repulsão. Ocorre geralmente em superfícies metálicas revestidas com tintas ou metais, ocasionando o deslocamento do revestimento. Tem sido observada mais freqüentemente quando a umidade relativa do ar é maior que 85% e em revestimentos mais permeáveis à penetração de oxigênio e água ou apresentando falhas, como riscos, ou em regiões de arestas.

Esfoliação – A corrosão se processa de forma paralela à superfície metálica. Ocorre em chapas ou componentes estudados que tiveram seus grãos alongados e achatados, criando condições para que inclusões ou segregações presentes no material sejam transformadas, devido ao trabalho mecânico, em plaquetas alongadas. Quando se inicia um processo corrosivo na superfície de ligas de alumínio com essas características, o ataque pode atingir as inclusões ou segregações alongadas e a corrosão irá se processar por meio de planos paralelos à superfície metálica e, mais freqüentemente, em frestas. O produto de corrosão, volumoso, ocasiona a separação das camadas contidas entre as regiões que sofrem a ação corrosiva e como conseqüência


ocorre a desintegração do material em forma de placas paralelas à superfície.

Dividir os jovens em grupos e solicitar que listem situações do cotidiano, nas quais a corrosão está presente, se possível usando exemplos na área industrial. Posteriormente, propor que os grupos exponham seus exemplos ao grande grupo, socializando o conhecimento e discussão.

20 min


Fig. 1 – Tipos de corrosão

Fonte – Chiaverini, 1986


Proteções Superficiais – Conceito e tipos Conceito Conforme visto na aula anterior, a corrosão pode ter conseqüências direta e indireta na aplicação de peças fabricadas, e, conseqüentemente, envolver altos custos.

Em função disto, além do estudo dos possíveis mecanismos da formação da corrosão, procura-se caracterizar para o jovem os principais meios de proteção superficiais.

As proteções superficiais são substâncias aplicadas nas peças fabricadas que reduzem ou eliminam a corrosão.

Na utilização das proteções superficiais, quatro fatores devem ser considerados:

• Causas da corrosão nas peças fabricadas.

• Custo da aplicação da proteção superficial.

• Propriedades e mecanismos de ação da substância protetiva.

• Condições adequadas para aplicação da proteção.

Décima Quarta Aula A partir dos conceitos de corrosão e seus efeitos em peças fabricadas, nessa aula serão abordados os conceitos envolvidos com as principais proteções superficiais para evitar a corrosão.

30 min



Tipos de proteção superficial Dentre os principais tipos de proteção superficial no combate à corrosão destacam-se:

Revestimentos metálicos – Aplicação de camadas metálicas de materiais mais resistentes à corrosão sobre a superfície a ser protegida. Dentre as técnicas empregadas destacam-se: cladização, imersão a quente, eletrodeposição, metalização e difusão.

Revestimentos não metálicos inorgânicos – Aplicações de camadas protetivas por meio de reações químicas entre o material não metálico e o meio em que são colocados. Dentre as técnicas mais comuns destacam-se: anodização, cromatização, fosfatização e esmaltação.

Revestimento não metálicos orgânicos (tintas) – As tintas, por apresentarem um processo de aplicação simples, fazem parte dos principais revestimentos anticorrosivos. Sua função é criar uma película protetora sobre a superfície a ser protegida. Essa película pode ser de resinas termoplásticas (PVC, resinas acrílicas, borracha clorada, etc.), vernizes óleos resinosos, resinas alquídicas, resinas epóxi, poliuretanas e silicones.

Proteção catódica – Também chamada de proteção galvânica, tem a função de aplicar uma camada protetora por meio de método eletroquímico. Esse método é aplicado em materiais metálicos como aço, cobre, latão, alumínio e chumbo.

Solicitar que os jovens, em grupos, baseados nos exemplos listados por eles no passo 2 da aula anterior, determinem um tipo de proteção superficial capaz de eliminar ou reduzir os problemas com a corrosão. Posteriormente, propor que os grupos exponham seus exemplos ao grande grupo, socializando o conhecimento e a discussão.

20 min



Ligas de alumínio O alumínio é um metal não-ferroso, representado na tabela periódica pelo símbolo Al. Ele apresenta como propriedades ser leve, dúctil, maleável, além de ser um bom condutor de calor e eletricidade e resistente à corrosão.

Em função dessas propriedades, o alumínio é amplamente aplicado nas indústrias, principalmente em peças fabricadas para a indústria aeronáutica e automobilística.

Além dessas indústrias, as propriedades do alumínio fazem com que sua aplicação atinja outras áreas, tais como:

• Condutor de eletricidade: fabricação de cabos de eletricidade.

• Condutor de calor: fabricação de condensadores e refletores.

• Facilidade de manipulação e deformação plástica: fabricação de parafusos, dobradiças, panelas e utensílios domésticos em geral.

• Resistência à corrosão: fabricação de janelas, revestimentos de fachadas e embalagens nas indústrias química, farmacêutica e alimentícia.

• Propriedades mecânicas: fabricação de componentes industriais, automobilísticos e aeronáuticos.

O alumínio apresenta uma densidade na ordem de 2,7 g/ cm3, valor este que é três vezes menor em relação ao aço 1045.

Décima Quinta Aula Nessa aula serão abordadas as ligas de alumínio como material não-ferroso, seus exemplos de aplicação na indústria e designação conforme as normas da ABNT ou ASTM.

30 min



A figura 2 ilustra algumas áreas de aplicação do alumínio e suas ligas.

Apesar da ampla utilização do alumínio, algumas áreas, voltadas principalmente para a indústria automobilística e aeronáutica, necessitam que o alumínio apresente uma melhor propriedade mecânica para ser capaz de resistir aos esforços que serão aplicados nas peças fabricadas.

Com isso surgem industrialmente as ligas de alumínio obtidas a partir do alumínio puro e da adição de outros elementos.

A adição desses elementos faz com que a liga de alumínio mantenha as propriedades do alumínio com uma resistência mecânica extremamente superior.

Normalmente os elementos utilizados na liga de alumínio são: cobre, magnésio, manganês e silício. A composição desses elementos, assim como as inúmeras combinações, resultará em uma grande variedade de ligas de alumínio, cada uma com propriedades mecânicas distintas.

Dentre as principais ligas de alumínio destacam-se:

Duralumínio (Liga alumínio-cobre-magnésio) – Formado por 93,2% a 95,5% de alumínio, 3,5% a 5,5% de cobre, 0,5% de manganês, 0,5% a 0,8% de magnésio e em alguns casos silício. Essa liga por

Fonte – http://ww

w.infom

et.com.br/al_aplicacoes.php

Fig. 2 – Aplicações de ligas de alumínio.


apresentar altas propriedades mecânicas e permitir um tratamento estrutural posterior (aumento das propriedades mecânicas) é amplamente utilizada na fabricação de componentes para as indústrias automobilística e aeronáutica.

Liga alumínio-magnésio – Amplamente utilizada na construção naval por apresentar elevada resistência à corrosão e soldabilidade.

Liga alumínio-silício – Utilizada na fabricação de componentes para a indústria automobilística, como, por exemplo, bloco de motores, devido à sua elevada resistência mecânica e peso reduzido.

Solicitar que os jovens, em grupos, listem exemplos do cotidiano de aplicação de alumínio e suas ligas, se possível usando exemplos na área industrial. Posteriormente, propor que os grupos exponham seus exemplos ao grande grupo.

Incentivar os jovens a fazerem uma pesquisa, extraclasse por meio de livros técnicos ou Internet sobre pelo menos um tipo de liga de alumínio utilizado na indústria.

Como material de apoio utilizar: Livro: Chiaverini, Vicente. Tecnologia Mecânica. Vol. I, II, III. São Paulo: Mc Graw Hill, 1986. Sites: http://www.abal.org.br/aluminio/ligas.asp http://www.multicascos.com.br/ligasdealuminio.htm

20 min



Cobre Cobre é um metal vermelho-marrom, que apresenta uma densidade correspondente a 8,96 g/cm3. Após a prata, é o melhor condutor de calor e eletricidade. Além disso, apresenta excelente deformabilidade e resistência à corrosão.

Essas características fazem do cobre e suas ligas um importante material para a indústria.

Nos itens a seguir serão abordadas as principais ligas de cobre utilizadas na indústria, como o bronze e o latão.

Ligas de cobre – Bronze O bronze, liga de cobre-estanho, é a primeira liga metálica utilizada pela humanidade, ainda no período pré-histórico, na chamada idade do bronze que antecede a idade do ferro.

No entanto, ao longo do tempo, a aplicação do bronze foi sendo substituída por outras ligas de menor custo e, atualmente, mesmo entre as ligas de cobre, é menos utilizado que a liga cobre-zinco (latão).

Mesmo assim, para determinados tipos de aplicações o bronze continua sendo o material mais adequado.

A princípio, o bronze apresenta propriedades mecânicas maiores em relação ao latão. No entanto, à medida que a proporção de estanho e a resistência mecânica do bronze aumentam, sua ductilidade (alongamento em tração) diminui consideravelmente.

Os bronzes com 10% ou mais de estanho são usados na fabricação de mancais, que exigem elevada resistência mecânica para suportar pesadas cargas e o desgaste mecânico.

Nessa aula serão abordadas as ligas de cobre como material não-ferroso (bronze e latão), seus exemplos de aplicação na indústria e designação conforme as normas da ABNT ou ASTM.

Décima Sexta Aula

30 min



Na indústria, o bronze com até 10% de estanho é utilizado em peças fabricadas, e com a proporção na ordem de 5 a 11%, em peças fundidas. Além da propriedade mecânica, a alta resistência à corrosão direciona a utilização do bronze em algumas áreas.

Dentre os principais bronzes aplicados na indústria destacam-se:

Bronze C505 (98% de cobre e 2% de estanho) – Liga com boa condutividade elétrica, resistência mecânica ligeiramente superior ao cobre, apresentando boa resistência à corrosão, principalmente à corrosão sob tensão. É utilizada em aplicações elétricas, como contato de aparelhos de telecomunicações, molas condutoras e na construção mecânica de tubos flexíveis, parafusos, rebites e varetas de soldagem.

Bronze C511 (96% cobre e 4% de estanho) – Liga resistente à corrosão e com propriedades mecânicas superiores ao bronze C509. É utilizada em aplicações arquitetônicas (revestimentos) e elétricas (componentes de interruptores, chaves, contatos e tomadas) e na construção mecânica (molas, parafusos, rebites e porcas).

Bronze C510 (95% de cobre e 5% de estanho) – Liga semelhante ao bronze C511.

Bronze C519 (94% de cobre e 6% de estanho) – Liga com maior resistência à fadiga e ao desgaste em relação às ligas anteriores, que possui elevada resistência à corrosão. É utilizada na construção de tubos de condução de águas ácidas nas indústrias químicas, na construção de componentes de interruptores na indústria elétrica e na construção de engrenagem, tubos de manômetros e componentes de bombas na construção mecânica.

Bronze C521 (92% de cobre e 8% de estanho) – Liga semelhante ao bronze C519.

Bronze C524 (90% de cobre e 10% de estanho) – Liga com elevada resistência à fadiga e ao desgaste assim como elevada resistência mecânica e dureza. È utilizada na fabricação de mancais e molas para serviços pesados.


A tabela 1 ilustra as propriedades mecânicas desses bronzes, assim com sua nomenclatura conforme norma ASMT.

Liga (ASTM)

Composição Química

Limite de resistência

à tração (MPa)

Limite de escoamento

(MPa)

Alongamento (%)

Dureza Brinell (HB)


à fadiga (Mpa)

505 Cu98 Sn2 280-650 110-500 45-2 60-150 115-225

511 Cu96 Sn4 330-900 130-580 50-2 70-195 210-540

510 Cu95 Sn5 350-950 130-620 55-2 75-205 85-265

519 Cu94 Sn6 370-1000 150-760 60-2 80-225 195-210

521 Cu92 Sn8 420-1050 170-820 65-2 85-240 120-230

524 Cu90 Sn10 440-1000 190-850 65-3 95-245 120-225

Tabela. 1 – Propriedades mecânicas do bronze

Ligas de cobre – Latão O latão, liga de cobre-zinco, é a liga de cobre mais utilizada na indústria e em aplicações comerciais. Nesse tipo de ligas, os teores de zinco variam de 5% (cinco por cento) a 40% (quarenta por cento), sendo que uma simples regra permite identificar o teor de zinco da liga: dividindo-se por 2 (dois) a dezena do número da liga, ou seja, para a liga 260 (duzentos e sessenta), divide-se o teor do zinco da seguinte forma 60:2 = 30% (trinta por cento), obtendo-se, portanto, essa porcentagem de zinco.

Além dos latões binários (cobre-zinco), cuja numeração pela norma ASMT é centenária, começando por 2 (dois), existem os latões ternários (cobre-zinco-chumbo) cuja numeração começa no 3 (três) e os latões ternários (cobre-zinco-estanho) que começam por 4 (quatro). A regra da obtenção do teor de zinco em função da classificação somente é válida para o latão binário.

Fonte – http://ww

w.infom

et.com.br/cu_capitulo03.php


A tabela 2 ilustra as propriedades e família dos latões.

Liga (ASTM)

Composição Química


à tração (MPa)

Limite de escoamento

(MPa)

Alongamento(%)

Dureza Brinell (HB)


à fadiga (Mpa)

C210 95Cu 5Zn 270-550 100-380 45-3 65-120 -

C220 90Cu 10Zn 270-570 90-420 50-4 55-125 70-160

C230 85Cu 15Zn 310-600 100-420 50-4 60-135 105-170

C240 80Cu 20Zn 310-640 120-480 52-3 65-155 100-185

C260 70Cu 30Zn 330-850 120-540 62-3 65-160 75-200 C268 C270

66Cu 34Zn 65Cu 35Zn 340-860 130-550 60-3 65-165 85-155

C272 64Cu 36Zn 340-860 130-550 56-5 65-165 95-210

C280 60Cu 40Zn 380-600 160-450 40-4 85-145 110-130

C340 65Cu34Zn1Pb 330-550 120-460 45-8 65-135 -

C353 62Cu36Zn2Pb 340-700 150-460 45-2 70-125 100-195

C360 61Cu36Zn3Pb 360-520 150-450 40-12 75-135 140

C370 61Cu38Zn1Pb 380-580 180-520 40-8 80-150 -

C442 71Cu28Zn1Sn 340-400 130-180 65-50 65-85 160-185

C464 61Cu38Zn1Sn 395 160-390 40-20 90-145 150-230

Tabela 2 – Propriedades mecânicas do latão

Os latões binários (cobre-zinco) apresentam razoável resistência à corrosão, boa conformabilidade, resistência mecânica e dureza superior ao cobre puro.

Dentre as aplicações desse tipo de latão na indústria destacam-se:

• Latão C210 (95% de cobre e 5% de zinco) – Liga com excelente resistência à corrosão e utilizada na fabricação de medalhas, moedas, emblemas, jóias e placas.

• Latão C220 (90% de cobre e 10% de zinco) – Liga semelhante ao C210, é utilizada em ornamentos voltados à arquitetura e objetos decorativos.

• Latão C230 (85% de cobre e 15% de zinco) – Juntamente com as ligas C210 e C220 constituem o grupo de latões vermelhos (coloração obtida pelo alto teor de cobre) e apresentam características semelhantes entre si. Em virtude dessa alta taxa de cobre, apresenta um custo superior aos demais latões. A maior aplicação desse latão é a fabricação de zíper para roupas.

• Latão C240 (80% de cobre e 20% de zinco) – Semelhante aos demais latões vistos anteriormente, sendo utilizado na fabricação de elementos decorativos.

Fonte – http://ww

w.infom

et.com.br/cu_capitulo02.php


• Latão C260 (70% de cobre e 30% de zinco) – Latão com coloração amarelada (alto teor de zinco) que apresenta a pior resistência à corrosão em relação aos latões vermelhos, mas apresenta melhor resistência mecânica e conformabilidade. É utilizado para os processos de conformação em geral, principalmente estampagem e embutimento, como, por exemplo, na fabricação de cartuchos para munição, instrumentos musicais de sopro, radiadores de automóveis, tubos de trocadores de calor para água, rebites, pinos e parafusos.

• Latão C268 (66% de cobre e 34% de zinco) – Latão com propriedades mecânicas ligeiramente inferiores à C260, porém com um custo inferior (menor teor de cobre). É uma opção de menor custo em relação ao C260.

• Latão C272 (64% de cobre e 36% de zinco) – O aumento do teor de zinco prejudica a propriedade de resistência à corrosão fazendo com que esse latão seja utilizado na fabricação de peças por estampagem não profunda que não trabalhem em ambientes corrosivos, tais como: componentes de lâmpadas e chave elétrica, rebites, pinos e parafusos.

• Latão C280 (60% de cobre e 40% de zinco) – Latão semelhante ao C272. Para melhor propriedade de usinabilidade e favorecer a fabricação de peças pelo processo de usinagem é adicionado o chumbo à liga de latão binária (cobre-zinco).

Cria-se, assim, a liga cobre-zinco-chumbo (Cu Zn Pb) representada pelo dígito da centena 3 na classificação da Norma ASMT. Na indústria essa liga apresenta as seguintes aplicações:

••• Latão C340 (65% de cobre, 34% de zinco e 1% de chumbo) – Utilizado na fabricação de parafusos, porcas, componentes de instrumentos e de relógios.

••• Latão C353 (62% de cobre, 36% de zinco e 2% de chumbo) – Latão utilizado na fabricação de terminais de baterias elétricas e de velas de ignição de motores.

••• Latão C360 (61% de cobre, 36% de zinco e 3% de chumbo – Latão conhecido por sua facilidade de usinagem, sendo utilizado na fabricação de peças em geral, tais como: porcas, pinos, parafusos, buchas e afastadores.


••• Latão C370 (61% de cobre, 38% de zinco e 1% de Chumbo) – Latão geralmente fornecido em forma de tubos, sendo por isso utilizado na fabricação de peças tubulares em geral.

Para melhor resistência à corrosão é adicionado o estanho à liga cobre-zinco, criando assim a liga cobre-zinco-estanho (CuZnSn) representada pelo digito da centena 4 na classificação da norma ASMT.

Na indústria, essa liga apresenta as seguintes aplicações:

• Latão C442 (71% de cobre, 28% de zinco e 1% de estanho) – Liga com alta resistência à corrosão em água de rios e mares, sendo por isso utilizada na fabricação de tubos e placas para equipamentos de trocadores de calor para refinarias de petróleo e centrais de produção de energia.

• Latão C464 (61% de cobre, 38% de zinco e 1% de estanho) – Latão utilizado na fabricação de porcas, parafusos e peças fabricadas para uso em locais submersos em água.

Solicitar que os jovens, em grupos, listem exemplos do cotidiano de aplicação de bronze e latão, se possível usando exemplos na área industrial. Posteriormente, propor que os grupos exponham seus exemplos ao grande grupo.

Incentivar os jovens para que façam uma pesquisa extraclasse por meio de livros técnicos ou Internet sobre pelo menos um tipo de liga de bronze e latão utilizado na indústria.

Como material de apoio utilizar: Livro: Chiaverini, Vicente. Tecnologia Mecânica. Vol. I, II, III. São Paulo: Mc Graw Hill, 1986. Sites: http://www.infomet.com.br/al_outras.php http://pt.wikipedia.org/wiki/Bronze http://pt.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%A3o

15 min



Nessa aula será realizada a avaliação teórica referente ao capítulo 1.

Décima Sétima Aula


PROJETO ESCOLA FORMARE

CURSO: .........................................................................................................................

ÁREA DO CONHECIMENTO: Ciência e Engenharia dos Materiais

Nome ....................................................................................Data: ........ / ........ / .......

Avaliação Teórica 1 1 Conceitue duas propriedades dos materiais metálicos e descreva a sua

importância para o uso industrial.

2 Cite três fatores a serem considerados na escolha dos materiais em peças fabricadas.

3 Defina ferro fundido e cite dois exemplos de aplicação.

4 Defina aço-carbono e cite dois exemplos de aplicação.


5 Defina aço-liga e cite dois exemplos de aplicação.

6 Descreva a forma com que os aços são classificados conforme norma ABNT.

7 Determine a porcentagem de carbono para os seguintes aços e cite duas aplicações para estes aços-carbono:

a. 1010 ................................

b. 1045 ................................

c. 1080 ................................

d. 4340 ................................

e. 4320 ................................

8 Descreva o processo de tratamento térmico de têmpera e cite uma vantagem e uma desvantagem desse tratamento.

9 Defina corrosão e cite duas formas de preveni-la.

10 Explique o motivo pelo qual uma peça tratada por têmpera normalmente é submetida ao processo de revenimento.


Material de Apoio: Metalografia de Produtos Siderúrgicos Comuns

Conhecer a finalidade e tipos de ensaios mecânicos.

Conceituar os ensaios de tração e ensaios de dureza Rockwell, Brinell, Knoop e Vickers.

Conhecer os ensaios mecânicos por análises químicas (metalografia e espectrometria).

Informar-se a respeito de normas de ensaios mecânicos destrutivos e não destrutivos.

Conhecer o emprego de técnicas de raios X, ultra-som e partículas magnéticas em ensaios não destrutivos.

Manusear e acompanhar a execução de ensaios de tração e dureza mecânicos.

2 Processo de Produção de Aço


Nesse capítulo será apresentado como as diversas propriedades mecânicas podem ser medidas e o que essas propriedades representam. Também serão apresentados os principais ensaios usados no controle de qualidade e da produção metalúrgica.

Conhecer a finalidade e tipos de ensaios mecânicos.

Conceituar os ensaios de tração e ensaios de dureza Rockwell, Brinell, Knoop e Vickers.

Conhecer os ensaios mecânicos por análises químicas (metalografia e espectrometria).

Informar-se a respeito de normas de ensaios mecânicos destrutivos e não destrutivos.

Conhecer o emprego de técnicas de raios X, ultra-som e partículas magnéticas em ensaios não destrutivos.

Manusear e acompanhar a execução de ensaios de tração e dureza mecânicos.

Objetivos

3 Tratamentos Térmicos e Ensaios de Materiais Metálicos


Introdução Muitos materiais, quando utilizados, estão sujeitos a forças ou cargas. Por exemplo, a liga de alumínio a partir da qual a asa do avião é construída. Daí surge à necessidade de se conhecer as propriedades mecânicas do material, de tal modo que qualquer deformação resultante dos esforços não seja excessiva e não destrua o material.

As propriedades mecânicas dos materiais são verificadas pela execução de ensaios de laboratório cuidadosamente elaborados. Esses ensaios reproduzem fielmente as condições de trabalho do material.

Padronização As propriedades mecânicas são o alvo da atenção de várias pessoas e grupos, por exemplo, indústrias, organizações de pesquisa, agências governamentais, etc., que possuem interesses diferentes. Conse-qüentemente, torna-se imperativo que exista alguma padronização na maneira pela qual os ensaios mecânicos são conduzidos e na interpretação de seus resultados.

O estabelecimento e a publicação das normas de padronização de ensaios mecânicos de materiais são coordenados por entidades profissionais. Nos Estados Unidos, a organização mais ativa é a Sociedade Americana para Ensaios e Materiais – ASTM (American Society for Testing and Materals).

Ensaios mecânicos Os ensaios mecânicos permitem medir as propriedades mecânicas dos materiais e perceber como os materiais se comportam quando lhes são aplicados esforços (forças ou cargas). São muito utilizados no controle de qualidade e da produção metalúrgica. Conforme normas padrões da ASTM existem dois tipos de ensaios

35 min

Passo 1 / Aula teórica

Nessa aula serão introduzidos os conceitos, fina-lidades e tipos de ensaios mecânicos utilizados no controle de qualidade da produção metalúrgica.

Primeira Aula


mecânicos, a saber: ensaio não destrutivo e ensaio destrutivo. Ensaio mecânico não destrutivo Ensaios que visam determinar a integridade de um material, sem implicar destruição ou dano da amostra ensaiada. Nessa categoria, incluem-se o emprego de técnicas de raios X, ultra-som, radiografia, fluxo magnético, entre outros. Ensaio mecânico destrutivo Ensaios que visam determinar a integridade de um material, porém provocam a destruição ou dano da amostra ensaiada. Nessa categoria, incluem-se os seguintes ensaios: tração, dureza, fadiga, etc.

Solicitar que os jovens, em duplas, listem alguns exemplos de materiais que são submetidos a forças e cargas em serviço. Como por exemplo, a liga de alumínio a partir da qual a asa do avião é construída. Posteriormente, propor que as duplas exponham seus achados ao grande grupo. Indique que poderão utilizar desenhos, cartazes, apostilas, além dos conceitos vistos em aula.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a essa atividade (cartazes, revistas, apostilas, canetas, etc.)..

Nessa aula, serão introduzidos os conceitos de ensaio de tração, interpretação dos resultados, tipos de tensões e unidades.

Segunda Aula

15 min

Passo 2 / Atividade sugerida


Ensaio de tração Um dos ensaios mecânicos mais comuns é o ensaio de tração. Esse ensaio é utilizado para avaliar diversas propriedades mecânicas dos materiais como, por exemplo, resistência, tenacidade, tração e ductilidade. Uma amostra do material, denominada corpo de prova, é submetida a uma força de tração (F), aplicada ao longo do seu eixo mais comprido, até o seu rompimento (fratura). A figura 1 ilustra esquematicamente como uma força (F) de tração produz um alongamento de um corpo até a sua fratura.

Corpo de prova Um corpo de prova padrão empregado em ensaios de tração é apresentado na figura 2. Normalmente, a seção reta é circular, porém corpos de prova retangulares também são utilizados. Durante os ensaios, a defor-mação fica confinada à região central, mais estreita, do corpo de prova, que possui uma seção reta uniforme ao longo do seu comprimento. O diâmetro padrão é de aproximadamente 12,8 mm (0,505 polegadas), enquanto o comprimento da seção reduzida deve ser pelo menos quatro vezes esse diâmetro; normalmente em torno de 60 mm (2 ¼ polegada).

35 min


Fig. 1 – Força de tração produzindo um alongamento e uma deformação no material.


Fig. 2 – Corpo de prova padrão para ensaios de tração.

Máquina de ensaio de tração A máquina ou prensa de ensaio de tração é projetada para alongar o corpo de prova a uma taxa constante, além de medir contínua e simultaneamente a força aplicada, com uma célula de carga, mede os alongamentos resultantes, usando um extensômetro. Tipicamente, um ensaio de tração leva vários minutos para ser executado e é destrutivo, isto é, a amostra testada é deformada de maneira permanente, sendo geralmente fraturada. A figura 3 mostra a representação esquemática do dispositivo usado para conduzir um ensaio de tração. O corpo de prova é alongado pelo travessão móvel; uma célula de carga e um extensômetro medem, respectivamente, a magnitude da força aplicada e o alongamento.

Curva de tração A figura 4 apresenta uma curva de tensão – deformação. O grau ao qual uma estrutura se deforma ou se esforça

Fig. 3 – Representação esquemática de uma máquina de ensaios.


depende da magnitude da tensão (força) imposta. Para a maioria dos metais que são submetidos a uma força de tração em níveis relativamente baixos, a tensão e a deformação são proporcionais entre si. Esse processo é chamado de deformação elástica, sendo representado pela linearidade da curva (parte reta da curva).

Para a maioria dos materiais metálicos, o regime elástico permanece apenas até uma deformação de aproxima-damente 0,005 mm. À medida que o material é deformado além deste ponto, a força não é mais propor-cional à deformação, ocorrendo então uma deformação permanente e não recuperável denominada deformação plástica.

A figura 4 apresenta o comportamento típico da curva tensão – deformação de um material até sua fratura, ponto F. O limite de resistência à tração está indicado pelo ponto M. Os detalhes circulares representam a geometria do corpo de prova deformado em vários pontos ao longo da curva.

Material dúctil A partir da curva tensão–deformação pode-se determinar se um material é dúctil ou frágil. Os materiais dúcteis exibem tipicamente uma grande deformação plástica, com grande absorção de energia antes da ocorrência da fratura.

Fig. 4 – Curva tensão deformação de um material.


Material frágil Os materiais frágeis normalmente exibem pouca ou nenhuma deformação plástica com baixa absorção de energia.

Desafie os jovens a tentarem explicar a curva tensão–deformação apresentada na aula teórica. Como, por exemplo, para a maioria dos metais que são submetidos a uma força de tração em níveis relativamente baixos, a tensão e a deformação são proporcionais entre si. Esse processo é chamado de deformação elástica, sendo representado pela linearidade da curva (parte reta da curva). Para a maioria dos materiais metálicos, o regime elástico permanece apenas até uma deformação de aproximadamente 0,005 mm. À medida que o material é deformado além deste ponto, a força não é mais proporcional à deformação, ocorrendo então uma deformação permanente e não recuperável denominada deformação plástica. Você poderá corrigir esse exercício no quadro ou solicitar que os jovens trabalhem no tema e depois em outra aula apresentem seus resultados no quadro. Divida a turma em duplas.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a essa atividade (cartazes, catálogos, revistas, apostilas, canetas, etc.).

Ensaio de dureza Outro ensaio mecânico realizado com freqüência é o ensaio de dureza. Esse ensaio é utilizado para avaliar a propriedade mecânica da dureza do material. A dureza é

35 min


Nessa aula serão introduzidos os conceitos de ensaios de dureza Rockwell e os seus métodos de medição utilizados.

Terceira Aula

15 min



uma medida da resistência de um material a uma deformação plástica localizada, por exemplo, uma pequena impressão ou risco.

Um pequeno penetrador é forçado contra a superfície do material a ser testado, sob condições controladas de carga e taxa de aplicação. Faz-se a medida da profundidade resultante e a relaciona-se a um índice de dureza. Quanto mais macio o material, maior e mais profunda é a impressão e menor é o índice de dureza. Existem alguns métodos padrões de ensaio de dureza, sendo os mais importantes:

Ensaio de dureza Rockwell

Ensaio de dureza Brinell

Ensaio de dureza Knoop

Ensaio de dureza Vickers

Ensaio de dureza Rockwell Os ensaios de dureza Rockwell são os mais utilizados para medir dureza, pois são muito simples de executar. Diversas escalas podem ser utilizadas a partir de combinações possíveis de vários penetradores e diferentes forças. Os penetradores incluem bolas de aço esféricas e endurecidas, com diâmetro de 1,588 mm, 3,175 mm, 6,350 mm e 12,70 mm (1/16, 1/8, ¼ e ½ de polegadas). A figura 6 apresenta esferas de aço de diversas bitolas e um cone de diamantes.

No ensaio Rockwell o índice de dureza é determinado pela diferença na profundidade de penetração, que resulta da aplicação de uma carga inicial menor seguida por uma carga principal maior. Com base nas magnitudes de ambas as cargas, a menor e a principal, existem dois tipos de ensaios: Rockwell e Rockwell superficial.

Fig. 5 – Esferas de aço e cones de diamante utilizados em ensaios de dureza Rockwell.


Ensaio Rockwell No ensaio Rockwell a força menor aplicada é de 10 Kg, enquanto as forças principais são de 60 Kg, 100 Kg e 150 Kg. Cada escala é representada por uma letra do alfabeto (A, B, C, D, etc). A tabela 1 apresenta a escala de dureza Rockwell com seus penetradores e suas forças correspondentes.

Símbolo da Escala Penetrador Carga Principal (Kg)

A Diamante 60

B Esfera com 1/16 pol. 100

C Diamante 150

D Diamante 100

E Esfera com 1/8 pol. 100

F Esfera com 1/16 pol. 60

G Esfera com 1/16 pol. 150

H Esfera com 1/8 pol. 60

K Esfera com 1/8 pol. 150

Tabela 1 – Escalas de Dureza Rockwell. Ensaio Rockwell superficial Para ensaios superficiais, a carga menor é de 3 Kg. Valores possíveis para a carga principal são de 15 Kg, 30 Kg e 45 Kg. Essas escalas estão identificadas por um número 15, 30 ou 45, de acordo com a carga, seguidos pelas letras N, T, W, X ou Y, dependendo do penetrador. Os ensaios superficiais são realizados freqüentemente para corpos de prova mais finos e delgados. A tabela 2 apresenta a escala de dureza Rockwell superficial com seus penetradores e suas forças correspondentes.

Símbolo da Escala Penetrador Carga Principal (Kg)

15N Diamante 15

30N Diamante 30

45N Diamante 45

15T Esfera com 1/16 pol. 15



15W Esfera com 1/8 pol. 15



Tabela 2 – Escalas de dureza Rockwell superficial.


Ao especificar a dureza Rockwell e superficial, tanto o número índice de dureza como o símbolo da escala deve ser indicado. A escala é designada pelo símbolo HR seguido pela identificação da escala apropriada. Por exemplo, 80 HRB representa uma dureza Rockwell de 80 na escala B, e 60 HR30W indica uma dureza superficial de 60 na escala 30W. Dispositivo de medição de dureza Rockwell Um dispositivo moderno para efetuar medições da dureza Rockwell é apresentado na figura 6. É automatizado e muito simples de usar; a leitura da dureza é direta, e cada medição exige apenas alguns segundos. A espessura do corpo de prova deve ser de pelo menos dez vezes a profundidade de impressão.

Desafie os jovens a tentarem explicar o princípio de funcionamento de um medidor de dureza Rockwell. Como por exemplo, um pequeno penetrador é forçado contra a superfície do material a ser testado, sob condições controladas de carga e taxa de aplicação. Faz-se a medida da profundidade resultante e a relaciona-se a um índice de dureza. Solicite que os jovens trabalhem no

15 min


Fig. 6 – Medidor de dureza Rockwell.


tema e depois em outra aula apresentem seus resultados no quadro. Divida a turma em duplas.


Ensaio de dureza Brinell Nos ensaios de dureza Brinell um penetrador esférico e duro é forçado contra a superfície do metal a ser testado. O diâmetro do penetrador de aço endurecido (ou carbeto de tungstênio) é de 10 mm (0,394 pol.). As cargas padrões variam entre 500 e 3000 kg, em incrementos de 500 kg. Durante esse ensaio, a carga é mantida constante por um tempo entre 10 e 30 segundos. Materiais mais duros exigem cargas aplicadas maiores. O índice de dureza Brinell, HB, é uma função tanto da magnitude da carga como do diâmetro da impressão resultante.

O diâmetro é medido com um microscópio especial de baixa potência, utilizando uma escala que está gravada na sua ocular. O diâmetro medido é então convertido ao número HB apropriado com auxílio de um gráfico; com essa técnica, emprega-se apenas uma escala. A figura 7 apresenta uma esfera em aço ou carbeto de tungstênio utilizado no ensaio de dureza Brinell.

35 min


Nessa aula serão introduzidos os conceitos de ensaios de dureza Brinell, Knoop e Vickers.

Quarta Aula

Fig. 7 – Esfera de 10 mm em aço ou carbeto de tungstênio.


Ensaios de microdurezas Knoop e Vickers Duas outras técnicas de ensaio de dureza são a Knoop e a Vickers, essa também conhecida como pirâmide de diamante. Para cada ensaio, um penetrador de diamante muito pequeno, com geometria piramidal, é forçado contra a superfície do corpo de prova.

As cargas aplicadas são muito menores do que as para os ensaios Rockwell e Brinell, variando entre 1 e 1000 g. A impressão resultante é observada sob um microscópio e medida. Essa medição é então convertida em um número índice de dureza.

Normalmente, é necessária uma preparação cuidadosa da superfície do corpo de prova, com lixamento e polimento da superfície, a fim de assegurar uma impressão bem definida, que possa ser medida com precisão.

Os números de dureza Knoop e Vickers são designados por HK e HV, respectivamente, e as escalas de dureza para ambos os métodos são aproximadamente equivalentes.

Os métodos Knoop e Vickers são conhecidos como métodos de ensaio de microdureza com base na carga e no tamanho do penetrador. Ambos os métodos são bem adequados para medir a dureza das regiões pequenas e selecionadas do corpo de prova. Além disso, o método Knoop é usado para testar materiais frágeis, como os materiais cerâmicos. A figura 8 apresenta as pirâmides de diamante utilizadas nos ensaios de microdureza Vickers e Knoop.

Fig. 8 – Penetradores de diamante usados nos ensaios Vickers e Knoop

Ensaios por análises químicas Existem outras técnicas para ensaios mecânicos, que também são empregadas com freqüência no controle de qualidade e da produção metalúrgica. Essas técnicas são


baseadas em análises químicas, sendo a mais freqüente a espectrometria e a metalografia. Ensaios por espectrometria A espectrometria é um conjunto de recursos que nos permite identificar a estrutura das partículas que cons-tituem as substâncias. Atualmente existem tecnologias tão avançadas que se torna possível descrever com precisão a estrutura exata de uma molécula. Os equipamentos modernos permitem detectar os tipos de elementos presentes no composto, a quantidade de cada um deles, a posição tridimensional de cada átomo e muito mais. Esses aparelhos funcionam basicamente a partir de feixes de onda eletromagnética incidentes sobre uma amostra do composto, que então absorve energia em determinados comprimentos de onda. Os valores da energia e dos comprimentos de onda absorvidos são detectados no aparelho e transformados em um gráfico no computador. É então pela análise desse gráfico que se pode determinar algumas propriedades da matéria. Ensaios por metalografia Metalografia é o estudo da estrutura de um metal. No caso da estrutura interna, a região de interesse da amostra é cortada, colocada em água fervente, seca com ar quente, colocada numa máquina especial de choque térmico e depois triturada para se observar as micro-partículas num microscópio metalográfico. No caso da estrutura externa a metalografia é aplicada na avaliação das ramificações da superfície de peças de metal fraturadas, uniões de fundição, tratamentos térmicos, mecânicos, etc.

Desafie os jovens a tentarem explicar as principais diferenças entre os ensaios mecânicos de dureza e os ensaios mecânicos por análises químicas. Como por exemplo, nos ensaios por análise química os equipa-mentos modernos permitem detectar os tipos de elementos presentes no composto, a quantidade de cada um deles, a posição tridimensional de cada átomo e muito mais, sem destruir o material. Enquanto nos ensaios de dureza o material é parcialmente destruído. Você deverá solicitar que os jovens trabalhem no tema e depois em outra aula apresentem seus resultados no quadro. Divida a turma em duplas.

15 min



Ensaios não destrutivos Os ensaios não destrutivos são definidos como testes para o controle da qualidade e da produção metalúrgica, realizados sobre peças acabadas ou semi-acabadas, para a detecção de falta de homogeneidade ou defeitos, através de princípios físicos definidos, sem prejudicar a posterior utilização dos produtos inspecionados. Cons-tituem uma das principais ferramentas do Controle da Qualidade e são utilizados na inspeção de produtos soldados, fundidos, forjados, laminados, entre outros, com vasta aplicação nos setores petroquímico, nuclear, aeroespacial, siderúrgico, naval, autopeças e transporte rodo-ferroviário.

O método a ser utilizado depende das propriedades físicas do material. Um conhecimento geral dos métodos de ensaios não destrutivos é necessário para a seleção do método adequado. Os ensaios não destrutivos mais utilizados são: ultra-som, raios X, partículas magnéticas, análise química (metalografia e espectrometria). Ultra-som A principal finalidade do ensaio por ultra-som é a detecção de descontinuidades internas em materiais ferrosos e não ferrosos e, metálicos e não metálicos, através da introdução de um feixe sônico com caracte-rísticas compatíveis com a estrutura do material a ser ensaiado. Este feixe sônico é introduzido numa direção favorável em relação à descontinuidade do material, caso seja refletido pela descontinuidade, será exibido na tela do aparelho como um pico (eco). Algumas descon-tinuidades superficiais também podem ser detectadas com este ensaio não destrutivo.

35 min


Nessa aula serão introduzidos os conceitos de ensaios não destrutivos por ultra-som, raios X, partículas magnéticas e análises químicas.

Quinta Aula


Raios X Uma descontinuidade em um material, como um vazio ou uma mudança de geometria, altera a sua espessura e essa mudança causa diferenças no grau de absorção da radiação. Quando um feixe de radiação incide num material, parte é absorvida ou dispersada e uma parte é transmitida. A parte transmitida vai variar com as mu-danças na espessura do material. A radiação transmitida é a parte do feixe utilizada para detectar as descon-tinuidades. Uma descontinuidade, sendo uma inclusão ou um vazio, irá ocasionar uma diferença na intensidade da radiação transmitida. O grau da diferença de transmissão varia de acordo com as diferenças entre o material e as descontinuidades existentes. Algumas descontinuidades não são facilmente detectáveis, seja pelo seu tamanho, orientação ou localização em relação ao feixe de radiação. Partículas magnéticas Esse ensaio é utilizado para detectar descontinuidades superficiais e subsuperficiais em materiais ferromagnéticos fundidos, forjados, soldados, laminados, extrudados, trefilados, usinados, entre outros. Aplicado durante a fabricação, após a fabricação e na manutenção para a detecção de descontinuidades em serviço. A peça é magnetizada utilizando uma corrente elétrica que cria ou induz um campo magnético. Se uma descontinuidade estiver no sentido perpendicular ao campo magnético, desviará este campo, que saltará para fora da peça, criando o que chamamos de campo de fuga. Esse campo de fuga formará um dipolo magnético, pólo norte e pólo sul. Quando as partículas magnéticas são aplicadas sobre a peça, os pólos irão atraí-las e uma indicação desta descontinuidade é formada na superfície.

No ensaio por partículas magnéticas, ao aplicarmos um pó ferromagnético constituído de partículas finamente divididas, as quais são denominadas de pó magnético, no local onde surgir um campo de fuga, devido à formação de um dipolo magnético, provocará o agrupamento das partículas, ou seja, as partículas se acumulam em todo contorno de um campo de fuga. Dessa forma, poderíamos dizer que o ensaio por partículas magnéticas é um “detector” de campos de fuga, que são “eviden-ciados” pela presença de acúmulos de partículas.


Desafie os jovens a pesquisarem os principais métodos de ensaios não destrutivos apresentados na aula teórica. Solicite que os jovens trabalhem no tema e depois em outra aula apresentem seus resultados no quadro. Divida a turma em duplas.


A partir dos conceitos de ensaios mecânicos os jovens, em pequenos grupos, escolherão um ensaio destrutivo e um ensaio não destrutivo e descreverão suas metodologias, características e aplicações, isto é, forças envolvidas (tração), emissão de ondas eletromagnéticas, propriedades mecânicas, etc. Esse esquema será montado na forma de um painel.

O painel apresentará as seguintes informações:

Tipo de ensaio;

Aplicação;

Propriedades mecânicas medidas;

Gráficos;

Tipos de cargas e unidades;

Equipamentos de testes disponíveis comercialmente para ensaios mecânicos.

O painel pode ser montado em papel pardo, ou no verso de folhas de rascunho, unidas por fita adesiva. A utilização de pincel atômico possibilitará melhor visualização.

30 min

Passo 1 / Planejamento e organização do painel

Nessa aula os jovens, a partir dos conceitos de ensaios mecânicos estudados nas aulas anteriores, irão elaborar um painel diferenciando os ensaios destrutivos dos ensaios não destrutivos, relacionando suas metodologias e aplicações.

Sexta Aula

15 min



Nessa parte da aula, os diferentes grupos apresentarão ao coletivo o painel confeccionado na etapa anterior. Será um momento de avaliação da aprendizagem dos grupos a respeito dos conteúdos aprendidos nesse capítulo.

Nesse momento deve ser realizada uma discussão ou o fechamento da atividade no qual serão avaliados as dificuldades da realização da atividade e os resultados obtidos.

Combine previamente a ordem e o tempo de apresentação dos grupos, para que não exceda o tempo da aula.

Solicite aos jovens que formem grupos, no máximo com dois jovens. É importante que no laboratório assistam a um ensaio de tração. Peça que observem atentamente o que está acontecendo.

Educador para essa tarefa, será preciso solicitar ao gerente da fábrica, preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência permissão para usar o laboratório de ensaios mecânicos.

10 min

Passo 1 / Orientação da turma

Nessa aula será realizada uma visita técnica ao laboratório de ensaios mecânicos e estudado o ensaio de tração.

Sétima Aula

5 min

Passo 3 / Fechamento do painel

15 min



Anote que tipo de corpo de prova é utilizado, qual o limite de resistência à tração do material, qual o valor de tração que ocorre a fratura do material e qual a variação total no comprimento do corpo de prova.

Ao final do encontro, valendo-se do que observaram e registraram os estudantes, deverão concluir o que é um ensaio mecânico de tração. Corrija e faça comentários e recomendações necessários sobre algumas diferen-ciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo, relatando essa prática.

Solicite aos jovens que formem grupos, no máximo com dois jovens. É importante que no laboratório assistam a um ensaio de dureza Rockwell. Peça que observem atentamente o que está acontecendo.

Anote que tipo de penetrador é utilizado, qual o índice de dureza do material obtido, qual a carga menor aplicada e qual a carga maior aplicada.

30 min

Passo 2 / Atividade prática


10 min


Nessa aula será realizada uma visita técnica ao laboratório de ensaios mecânicos e estudado o ensaio de dureza Rockwell.

Oitava Aula

10 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados

30 min



Ao final do encontro, valendo-se do que observaram e registraram os estudantes, deverão concluir o que é um ensaio de dureza Rockwell. Corrija e faça comentários e recomendações necessários sobre algumas diferen-ciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo, relatando essa prática.

10 min



Introdução A falha de materiais mecânicos é quase sempre um evento indesejável por vários motivos: vidas humanas que são colocadas em perigo, perdas econômicas e a indispo-nibilidade de produtos e serviços. É uma das responsa-bilidades da tecnologia dos materiais antecipar e planejar, considerando possíveis falhas e, no caso de uma falha de fato ocorrer, avaliar a sua causa e então tomar as medidas de prevenção apropriadas contra futuros incidentes.

Fratura A fratura simples consiste na separação de um corpo em dois ou mais pedaços em resposta a uma tensão imposta que possua natureza estática, isto é, constante ou que se modifica lentamente ao longo do tempo e a temperaturas que são baixas, quando comparadas à temperatura de fusão do material.

O processo de fratura é normalmente súbito e catastrófico, podendo gerar grandes acidentes. Envolve duas etapas: formação de trinca e propagação. Pode assumir dois modos: dúctil e frágil. A figura 1 ilustra alguns exemplos de fraturas mecânicas. A tensão aplicada pode ser de tração, compressão, cisalhamento ou torcional.

35 min


Nessa aula serão introduzidos os conceitos e tipos de fraturas mecânicas.

Nona Aula

Fig. 1 – Fratura simples.


Concentração de tensões A mecânica da fratura descreve a magnitude e a distribuição da concentração de tensões na vizinhança de uma trinca. A magnitude da concentração de tensões em torno da ponta da trinca nestes casos é quantificada por um fator de intensidade de tensão. Comparando esse parâmetro com a tenacidade do material à fratura, é possível prever se um componente trincado irá ou não fraturar quando submetido a alguma tensão externa. A figura 2 ilustra a concentração de tensões teóricas na vizinhança de uma trinca.

Tipos de fratura Em geral, a fratura em metais e ligas ocorre por um dos três micromecanismos mais comuns: fratura dúctil, que resulta da nucleação, crescimento e coalescência de microporos internos; fratura frágil, que envolve a sepa-ração de planos cristalinos e fratura intergranular, ocorre quando o contorno do grão é o caminho preferencial da trinca.

A fratura final é, em geral, um evento brusco e terminal, mas as trincas podem se propagar estavelmente durante muito tempo antes que ocorra a fratura final. Por isso, a propagação de uma trinca na fratura é chamada de fraturamento, enquanto a sua propagação estável é chamada de trincamento. Os três principais tipos de trincamento são: fadiga, corrosão e hidrogenação da ponta da trinca.

Fig. 2 – Concentração de tensões teóricas na vizinhança de uma trinca.


Solicitar que os jovens, em duplas, listem exemplos de materiais que podem sofrer fraturas mecânicas em serviço, como por exemplo, cascos de navio, asas de avião, etc. Posteriormente, propor que as duplas exponham seus achados ao grande grupo. Informe que poderão utilizar desenhos, cartazes, apostilas, além dos conceitos vistos em aula.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a essa atividade (cartazes, revistas, apostilas, canetas, etc.).

Material dúctil versus material frágil A classificação de materiais dúcteis ou frágeis está baseada na habilidade de um material em experimentar uma deformação plástica. Os materiais dúcteis exibem tipicamente uma grande deformação plástica, com grande absorção de energia antes da ocorrência da fratura. Os materiais frágeis normalmente exibem pouca ou nenhuma deformação plástica com baixa absorção de energia. A figura 3 ilustra esquematicamente o compor-tamento tensão–deformação, num ensaio em tração, de um material dúctil e de um material frágil. Pode-se observar que o material frágil não suporta grandes defor-mações na região plástica, enquanto o material dúctil suporta grandes deformações até a sua fratura, ponto B´.

35 min


Nessa aula serão introduzidos os conceitos de fratura dúctil por fadiga.

Décima Aula

15 min



Fratura dúctil As superfícies de fratura dúctil irão possuir as suas próprias características distintas, tanto no nível macros-cópico quanto no nível microscópico. O material se deforma substancialmente antes de fraturar. O processo se desenvolve de forma relativamente lenta à medida que a trinca se propaga. Esse tipo de trinca é denominado estável, porque ela pára de se propagar, a menos que haja um aumento da tensão aplicada no material.

Fadiga Fadiga é um tipo de falha mecânica caracterizada pela geração e/ou propagação paulatina de uma trinca, causada pelas repetições dos carregamentos aplicados sobre a peça. Esse processo pode, em muitos casos, causar a fratura dos componentes da estrutura.

Muitos parâmetros afetam a resistência dos componentes estruturais à fadiga. Esses parâmetros são relativos as solicitações, geometria, propriedades dos materiais e ambiente externo. Os parâmetros de solicitação incluem estados de tensões, razão entre os fatores de intensidade de tensões máximo e mínimo, carregamentos constantes ou variáveis, freqüências ou tensões máximas. A geometria da estrutura influencia principalmente o gradiente das tensões e os fatores de intensidade de tensões. As propriedades mecânicas e metalúrgicas caracterizam o comportamento do material. Os parâ-metros do ambiente externo incluem temperaturas e agressividade do ambiente.

Fig. 3 – Representação esquemática do comportamento de um material dúctil e frágil.

Tecnologia dos Materiais e Ensaios 93

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, o conceito de fratura dúctil e fadiga. Como por exemplo, fadiga é um tipo de falha mecânica caracterizada pela geração e/ou propagação paulatina de uma trinca, causada pelas repetições dos carregamentos aplicados sobre a peça e na fratura dúctil o material se deforma substancialmente antes de fraturar. O processo se desenvolve de forma relativamente lenta à medida que a trinca se propaga. Você poderá corrigir esse exercício no quadro ou solicitar que os jovens trabalhem no tema e depois em outra aula apresentem seus resultados no quadro. Divida a turma em duplas.


Fratura frágil O material se deforma pouco, antes de fraturar. O processo de propagação de trinca pode ser muito veloz, gerando situações catastróficas. A partir de certo ponto, a trinca é dita instável, porque se propagará mesmo sem aumento da tensão aplicada sobre o material.

A fratura frágil ocorre sem qualquer deformação apreciável e através de uma rápida propagação da trinca. A direção do movimento da trinca está muito próxima de ser perpendicular à direção da tensão de tração aplicada e produz uma superfície de fratura relativamente plana.

Fratura semifrágil ou por clivagem Para a maioria dos materiais cristalinos frágeis, a propa-gação da trinca corresponde à quebra sucessiva e

35 min


Nessa aula serão introduzidos os conceitos de ensaios de fratura frágil, semifrágil e intergranular.


15 min



repetida de ligações atômicas ao longo de planos cristolográficos específicos. Macroscopicamente, a su-perfície de fratura pode ter uma textura granulada ou facetada, como resultado de mudanças na orientação dos planos de clivagem de um grão para outro.

O problema da fratura por clivagem — forma de fratura mais frágil que pode ocorrer em materiais cristalinos — é tão sério que o ensaio de fratura por impacto é freqüentemente usado em controle da qualidade para a determinação da temperatura de transição e da energia absorvida na fratura em determinadas temperaturas. Porém, o ensaio de fratura por impacto não fornece uma determinada temperatura de transição, mas uma faixa de transição.

Fratura intergranular Em algumas ligas, a propagação de trincas se dá ao longo dos contornos dos grãos. A figura 4 mostra uma micrografia eletrônica de varredura, onde uma fratura intergranular típica é apresentada. Pode-se observar a natureza tridimensional dos grãos, onde ocorre a separação pura e simples ao longo dos contornos de grão. Esse mecanismo, totalmente frágil, é incentivado por grãos grosseiros e ação de meios agressivos (ação de hidrogênio). Micromecanismos de fratura intergranular indicam um problema de material ou meio de trabalho.

Fig. 4 – Micrografia eletrônica de varredura de uma fratura intergranular.


Desafie os jovens a tentarem explicar as diferenças entre uma fratura frágil e uma fratura intergranular. Como por exemplo, na fratura intergranular, a propagação de trincas se dá ao longo dos contornos dos grãos e na fratura frágil o material se deforma pouco, antes de fraturar. O processo de propagação de trinca pode ser muito veloz, gerando situações catastróficas. Você deverá solicitar que os jovens trabalhem no tema e depois em outra aula apresentem seus resultados no quadro. Divida a turma em duplas.


Solicite aos jovens que formem grupos, no máximo com dois jovens. É importante que no laboratório assistam a um ensaio de fratura. Peça que observem atentamente o que está acontecendo.

Anote quais os tipos de fraturas analisadas, se houve processo de fadiga mecânica, fratura frágil ou fratura dúctil.

30 min



10 min


Nessa aula será realizada uma visita ao laboratório de ensaios mecânicos e estudadas amostras de materiais fraturados.


15 min



Ao final do encontro, valendo-se do que observaram e registraram os estudantes, deverão concluir o que é um processo de fratura. Corrija e faça comentários e recomendações necessários sobre algumas diferen-ciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo, relatando essa prática.

Nessa aula será realizada a avaliação teórica, referente ao capítulo 3.

Décima Terceira Aula

10 min



PROJETO ESCOLA FORMARE

CURSO: .........................................................................................................................

ÁREA DO CONHECIMENTO: Ciência e Engenharia dos Materiais Nome: ................................................................................................ Data ...../...../.....

Avaliação Teórica 2 1 Qual a organização internacional responsável pela padronização de ensaios

mecânicos? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 2 O que são ensaios destrutivos? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 3 O que é um corpo de prova? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................


4 Explique o comportamento de um material submetido a um ensaio de tração até a ruptura.

..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 5 O que é um material frágil? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 6 O que é um ensaio de dureza? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 7 Quais os tipos de penetradores disponíveis para os ensaios de dureza Rockwell? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 8 Qual a diferença entre um ensaio de dureza Rockwell e um ensaio de dureza

Rockwell superficial? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................


9 O que é fratura? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 10 O que é fratura dúctil? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 11 O que é fadiga de um material? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 12 O que é fratura intergranular? ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................


Exercício 1 – Sétima Aula – Capítulo 1 1 Defina aço-carbono.

2 Quais são os tipos de aço-carbono?

3 Cite dois exemplos de aplicação de cada tipo de aço-carbono

4 Descreva a forma com que os aços-carbonos são classificados, conforme Norma

ABNT.

5 Cite duas aplicações para os seguintes aços carbonos:

a 1010

Exercícios


b 1020

c 1045

d 1080


Exercício 2 – Oitava Aula – Capítulo 1 1 Defina aço-liga.

2 Cite três efeitos que os elementos de liga proporcionam ao aço.

3 Descreva como a forma como os aços-liga são classificados, conforme Norma

ABNT.

4 Descreva a composição química:

a 1340

b 4320


c 6150

d 8660


Exercício 3 – Nona Aula – Capítulo 1 1 Defina tratamento térmico.

2 Cite três efeitos que o tratamento térmico proporciona ao aço.

3 Descreva o processo de têmpera e seu objetivo.

4 Qual o efeito da temperabilidade do aço no processo de têmpera?


5 Descreva o processo de revenimento e seu objetivo.

6 Descreva o processo de cementação e seu objetivo.

7 Determine a profundidade da camada de dureza para as seguintes condições no processo de cementação:

a quatro horas de cementação a 825°C

b dezesseis horas de cementação a 875 °C

c vinte e quatro horas de cementação a 925 °C


Exercício 1 – Sétima Aula – Capítulo 1

1 O aço-carbono é um tipo de aço que apresenta em sua composição química, além do carbono, que é seu principal elemento de liga, manganês, silício, fósforo e enxofre. Outros elementos podem estar presentes em quantidades desprezíveis

2 A quantidade de carbono pode descrever o tipo do aço-carbono, com isso têm-se:

aços com baixo carbono (máximo 0,30%);

aços com médio carbono (0,30 a 0,60%);

aços com alto carbono (0,60 a 1,00%).

3 Aço-carbono com baixo carbono: fabricação de chapas de automóveis e perfis estruturais.

Aço-carbono com médio carbono: construção de rodas e equipamentos ferroviários.

Aço-carbono com médio carbono: martelos e facas.

4 O sistema de classificação dos aços-carbono, conforme Norma ABNT está baseado nos sistemas americanos (SAE e AISI), nos quais os aços são denominados por quatro algarismos. Os dois últimos referem-se à porcentagem de carbono do aço e os dois primeiros à presença ou não de elementos de liga (elementos além da composição do aço-carbono)

5

a 1010: chapas de automóveis e perfis estruturais.

b 1020: perfis estruturais e tubos.

c 1045: engrenagens e equipamentos ferroviários.

d 1080: martelos e talhadeiras.

Gabarito dos Exercícios


Exercício 2 – Oitava Aula – Capítulo 1

1 Os aços-liga são tipos de aços que contêm quantidades específicas de elementos de liga diferentes daquelas normalmente utilizadas nos aços-carbono. Essas quantidades têm por objetivo proporcionar benefícios às propriedades físicas e mecânicas, para que eles possam ser aplicados em determinadas funções.

2 Dentre os efeitos desses elementos de ligas, destacam-se:

• aumentar a capacidade de corte;

• conferir resistência ao desgaste;

• conferir resistência à corrosão.

3 3. O sistema de classificação dos aços-liga, conforme Norma ABNT, está baseado nos sistemas americanos (SAE e AISI), e obedece à mesma lógica dos aços-carbono, na qual os aços são denominados por quatro algarismos. Os dois últimos referem-se à porcentagem de carbono do aço e os dois primeiros à presença ou não de elementos de liga (elementos além da composição do aço-carbono). Enquanto que a utilização dos algarismos iniciais como 10 significa que se trata de um aço-carbono, a mudança desses algarismos iniciais representa um tipo especial de aço (aço-liga).

4

a 1340 : 0,38 a 0,43% C, 1,6 a 1,9 % Mn, 0,20 a 0,35 % Si

b 4320: 0,17 a 0,22% C, 0,45 a 0,65 % Mn, 0,20 a 0,35 % Si, 0,7 a 0,9 % Cr, 1,65 a 2,00 %Ni, 0,20 a 0,30 % Mo.

c 6150: 0,48 a 0,53% C, 0,7 a 0,9 % Mn, 0,20 a 0,35 % Si, 0,8 a 1,1 % Cr.

d 8660: 0,55 a 0,65% C, 0,75 a 1,00 % Mn, 0,20 a 0,35 % Si, 0,4 a 0,6 % Cr, 0,4 a 0,7 %Ni, 0,15 a 0,25 % Mo.


Exercício 3 – Nona Aula – Capítulo 1

1 O tratamento térmico é um conjunto de processos que visam ao aquecimento e resfriamento dos aços em condições de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de resfriamento controladas. A variação desses parâmetros controlados irá alterar a microestrutura dos aços, conferindo a eles novas propriedades.

2 Dentre os efeitos do tratamento térmico, destacam-se:

• aumento ou diminuição da dureza;

• aumento da resistência mecânica;

• melhora da ductibilidade.

3 O processo de têmpera consiste no aquecimento do aço acima de sua temperatura crítica e em seu resfriamento rápido em um meio como óleo, água, salmoura ou mesmo ar. A têmpera tem por objetivo aumentar a dureza do material, sendo que quanto maior a propriedade de temperabilidade do aço, maior será a profundidade e distribuição da dureza no material.

4 Quanto maior a propriedade de temperabilidade do aço, maior será a profundidade e distribuição da dureza no material.

5 O processo consiste em aquecimento do material em uma temperatura abaixo do ponto crítico do material e resfriamento lento no ar ou no próprio forno de aquecimento.

A temperatura de aquecimento irá influenciar as propriedades mecânicas que se deseja do material temperado.

O revenimento ocorre posteriormente ao processo de têmpera, com o objetivo de corrigir os níveis de dureza e fragilidade do material e, principalmente, aliviar as tensões internas do material.

6 A cementação consiste em um tratamento termoquímico, no qual haverá o endurecimento superficial dos aços em função da aplicação simultânea de carbono em elevadas temperaturas.

Nesse processo, o aço é aquecido a temperaturas acima da zona crítica e o carbono é adicionado em contato com o material; após um determinado tempo de absorção do carbono, o material é submetido a um processo de têmpera (resfriamento rápido).

7

a 0,5 mm

b 1,5 mm

c 3,1 mm


Avaliação Téorica 1

1 Dentre duas propriedades dos materiais metálicos destacam-se:

• Maleabilidade – Propriedade física que se refere à deformação do material sobre efeito de cargas sem que haja a sua fratura ou rompimento. A maleabilidade permite a formação de delgadas lâminas do material que são amplamente utilizadas na indústria alimentícia na forma de embalagens, como, por exemplo, latas de cerveja em alumínio.

• Resistência ao cisalhamento – A resistência ao cisalhamento é a propriedade mecânica do material em suportar o esforço resultante de cargas paralelas e opostas aplicadas em peças. Essa propriedade é extremamente importante em elementos de fixadas (parafusos, rebites e vigas) e eixos de transmissão.

2 Dentre os três fatores a serem considerados na escolha dos materiais em peças fabricadas destacam-se:

• Práticos – Os produtos são fabricados apara atender a uma determinada necessidade mecânica de seu projeto, fazendo com que as propriedades mecânicas desse material, antes de mais nada, atendam também a esses requisitos.

• Produtivos – Estão relacionados com os processos de fabricação a serem adotados ao longo do ciclo de produção do produto. O material influenciará as máquinas e ferramentas de corte necessárias para a produção, assim como o tipo de layout e o nível de especialização da mão-de-obra.

• Ergonômicos e de segurança – Alguns materiais podem apresentar índices de toxidade elevados (por exemplo, aço-liga com chumbo), assim como perigos de combustão durante o processo de fabricação (usinagem de ligas de magnésio). Essas características resultam em processos de fabricação especiais e equipamentos de proteção próprios.

3 Ferro Fundido é uma liga de ferro-carbono com teor de carbono superior a 2%. Além do carbono, a maioria dos ferros fundidos apresenta em sua composição o silício (entre 1 e 3%) e enxofre. São aplicados como componente estrutural de máquinas e equipamentos pesados sujeitos à vibração, peças fundidas de vários tipos que não necessitam de elevada resistência mecânica, pequenos blocos cilíndricos, pistões, cilindros, discos de embreagem e peças fundidas de motores a diesel.

4 O aço-carbono é um tipo de aço que apresenta em sua composição química, além do carbono, que é seu principal elemento de liga, manganês, silício, fósforo e enxofre. Outros elementos podem estar presentes em quantidades desprezíveis.

Gabarito das Avaliações


Sua utilização abrange a fabricação de peças que exigem altas resistências mecânicas, desgaste e tenacidade, sendo por isso aplicado na construção de rodas e equipamentos ferroviários, engrenagens, virabrequins, etc.

5 Os aços-liga são tipos de aços que contêm quantidades específicas de elementos de liga diferentes daquelas normalmente utilizadas nos aços-carbono. Essas quantidades têm por objetivo proporcionar benefícios às propriedades físicas e mecânicas para que eles possam ser aplicados em determinadas funções. A variedade de propriedades físicas e mecânicas obtidas pelos elementos de ligas possibilitam uma ampla aplicação dos aços-liga. Eles podem ser encontrados em praticamente todos os segmentos industriais, desde a construção civil até a construção naval, passando pela indústria petrolífera, automobilística e aeronáutica.

6 O sistema de classificação dos aços-carbono, conforme Norma ABNT, está baseado nos sistemas americanos (SAE e AISI) nos quais os aços são denominados por quatro algarismos. Os dois últimos referem-se à porcentagem de carbono do aço e os dois primeiros à presença ou não de elementos de liga (elementos além da composição do aço-carbono)

7

a) 0,10 % de Carbono

b) 0,45 % de Carbono

c) 0,80 % de Carbono

d) 0,40 % de Carbono

e) 0,20 % de Carbono

8 O processo de têmpera consiste no aquecimento do aço acima de sua temperatura crítica e em seu resfriamento rápido em um meio como óleo, água, salmoura ou mesmo ar. A têmpera tem por objetivo aumentar a dureza do material, sendo que quanto maior a propriedade de temperabilidade do aço, maior serão a profundidade e distribuição da dureza no material.

9 A corrosão é um fenômeno de deterioração e perda de material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos. Como prevenção pode-se utilizar revestimentos metálicos ou tintas.

10 O revenimento ocorre posteriormente ao processo de têmpera, com o objetivo de corrigir os níveis de dureza e fragilidade do material e principalmente aliviar as tensões internas do material.

8 Polimerização por condensação implica uma reação química entre dois monômeros, levando a uma reconstituição de sua estrutura molecular e à eliminação de um subproduto como água, com uma estrutura resultante, freqüentemente mais interligada do que a produzida pela polimerização de adição.

9 Moldagem por injeção a quente, moldagem por extrusão, moldagem por ar

comprimido e moldagem a vácuo. 10 Redução do volume de lixo nos aterros sanitários e melhoria nos processos de

decomposição de matérias orgânicas nos mesmos; economia de petróleo, pois o plástico é um derivado; economia de energia na produção de novo plástico; geração de renda e empregos; redução dos preços para produtos que têm como base materiais reciclados; o material não pode ser transformado em adubo, pois plástico e derivados não podem ser usados como adubo, não há bactéria na natureza capaz de degradar rapidamente o plástico

Avaliação Teórica 2 1 A organização mais ativa é a Sociedade Americana para Ensaios e Materiais –

ASTM (American Society for Testing and Materals). 2 Ensaios que visam determinar a integridade de um material, porém provocam a

destruição ou dano da amostra ensaiada. 3 Um corpo de prova é empregado em ensaios de tração. Possui uma seção reta

circular, durante os ensaios, a deformação fica confinada à região central, mais estreita, que possui uma seção reta uniforme ao longo do seu comprimento.

4 Inicialmente o material é submetido a uma força de tração e se deforma em

regime elástico até uma deformação de aproximadamente 0,005 mm. À medida que o material é deformado além deste ponto, a força não é mais proporcional à deformação, ocorrendo então uma deformação permanente e não recuperável que é denominada deformação plástica.

5 Os materiais frágeis normalmente exibem pouca ou nenhuma deformação

plástica com baixa absorção de energia. 6 É um ensaio mecânico utilizado para avaliar a propriedade mecânica da dureza

do material. 7 Esferas de aço e cones de diamante.

8 No ensaio Rockwell a força menor aplicada é de 10 kg, enquanto as forças

principais são de 60 kg, 100 kg e 150 kg. Para ensaio Rockwell superficial, a carga menor é de 3 kg; valores possíveis para a carga principal são de 15 kg, 30 kg e 45 kg.

9 A fratura simples consiste na separação de um corpo em dois ou mais pedaços

em resposta a uma tensão imposta que possua natureza estática, isto é, constante ou que se modifica lentamente ao longo do tempo e a temperaturas que são baixas, quando comparadas à temperatura de fusão do material.

10 Na fratura dúctil o material se deforma substancialmente antes de fraturar. O

processo se desenvolve de forma relativamente lenta à medida que a trinca se propaga. Esse tipo de trinca é denominado estável, porque ela pára de se propagar, a menos que haja um aumento da tensão aplicada no material.

11 É um tipo de falha mecânica caracterizada pela geração e/ou propagação

paulatina de uma trinca, causada pelas repetições dos carregamentos aplicados sobre a peça.

12 É a fratura que a propagação de trincas se dá ao longo dos contornos dos grãos.

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