latÃo-ok!
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
CAMPUS DE GUARATINGUETÁ
UNESP
COLÉGIO TÉCNICO INDUSTRIAL DE GUARATINGUETÁ
“PROFº CARLOS AUGUSTO PATRÍCIO AMORIM”
LATÃO
Vitor Carlos Silva Nicolau
Outros Nomes...
GUARATINGUETÁ-SP
AGOSTO/2013
FICHA DE APROVAÇÃO
Este projeto de tecnologia mecânica foi avaliado e aprovado como plano de ação voltado à execução do curso técnico em mecânica.
____________________________ _____________________________
Felipe de Oliveira Cruz Giovanni Thomaz dos S. Machado
____________________________ ____________________________
Isadora Magalhães de Almeida Leonardo Pontes
____________________________ ____________________________
Thiago de Souza Dias Vitor Carlos Silva Nicolau
____________________________
Professor (Orientador)
Guaratinguetá, 06 de setembro de 2013.
Dedicamos este trabalho aos nossos pais que sempre nos apoiaram....
AGRADECIMENTOS
Primeiramente nossos sinceros agradecimentos a Rodrigo Rabelo, por sua fantástica
orientação e suas preciosas habilidades como professor de Tecnologia Mecânica no Colégio
Técnico Industrial de Guaratinguetá ( CTIG); a nossos pais, que sempre nos apoiaram a seguir
em frente e encarar os desafios por mais que sejam difíceis, sem eles não estaíamos estudando
atualmente no CTIG .
“Que os vossos esforços desafiem as impossibilidades, lembrai-vos de que as grandes coisas
do homem foram conquistadas do que parecia impossível.”
(Charles Chaplin)
RESUMO
O Latão nada mais é que uma liga de metal não ferroso, o qual tem como base o cobre
e o zinco, permitindo a adição de outros elementos que têm como objetivo alterar suas
propriedades e aplicações. Em termos técnicos, o latão tem um teor mínimo de 50% de cobre.
Seu ponto de fusão, sua cor, densidade, ductilidade, maleabilidade ou tenacidade estão
diretamente ligados ao teor de zinco presente na liga. Adições de elementos adjacentes fazem
com que o latão direta ou indiretamente se encontre presente em nosso dia-a-dia. Isso se deve
ao fato de suas vantagens o tornar um dos metais mais usados pelas indústrias que abrangem a
maior parte das especialidades conhecidas.
ABSTRACT
The brass is nothing more than a non-ferrous metal alloy, which is based on copper
and zinc, allowing the adition of other elements with the aim to change the brass’ properties
and applications. In technical terms, the brass has a minimum content of 50% of copper. It
melting point, color, density, ductility, malleability or tenacity directly linked to the zinc
content in the alloy. The addition of adjacent elements makes brass present directly or
indirectly present in our lives. This owes to the fact of the advantages make it one of the most
used metals by factories and industries that cover the biggest part of known specialties.
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
Cu – Cobre;
Zn – Zinco;
Fe – Ferro;
Sn – Estanho;
Pb – Chumbo;
Al – Alumínio;
As – Arsênio;
S – Enxofre;
O – Oxigênio;
Si – Silício;
H – Hidrogênio;
P – Fósforo;
CCC – Cúbica de Corpo Centrado (Estrutura Cristalina do Elemento);
CFC – Corpo de Face Centrada (Estrutura Cristalina do Elemento);
HC – Hexagonal Compacta (Estrutura Cristalina do Elemento);
COPANT – Comissão Pan-Americana de Normas Técnicas.
LISTA DE SÍMBOLOS
α – alfa
β – beta
γ – gama
SUMÁRIO
1. Introdução........................................................................................................................................12
2. Metais não ferrosos e suas ligas.......................................................................................................13
3. Latão.................................................................................................................................................14
4. História do latão...............................................................................................................................15
5. Obtenção primária...........................................................................................................................16
5.1. Cobre.............................................................................................................................................16
5.2. Zinco..............................................................................................................................................17
6. Tipos de latão...................................................................................................................................18
6.1. Latões dúcteis................................................................................................................................18
6.1.1. Latões binários...........................................................................................................................18
6.1.1.1. Microtextura do latão α, α + β, β e γ.......................................................................................19
6.1.2. Latões com chumbo...................................................................................................................21
6.1.3. Latões especiais..........................................................................................................................22
6.2. Latões para fundição.....................................................................................................................24
6.2.1. Cera perdida...............................................................................................................................26
6.2.2. Pressure-die casting...................................................................................................................27
6.2.3. Gravity-die casting......................................................................................................................28
6.3. Latões especiais suscetíveis de tratamento térmico.....................................................................28
7. Reciclagem do latão.........................................................................................................................29
8. Aplicação do latão............................................................................................................................30
9. Conclusão.........................................................................................................................................37
Referências bibliográficas.....................................................................................................................38
Glossário...............................................................................................................................................39
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1. INTRODUÇÃO
As ligas metálicas são desenvolvidas como alternativa à utilização de alguns metais, uma
vez que, elas apresentam características que os metais puros não possuem e por isso são
produzidas industrialmente e largamente aplicadas no cotidiano.
O latão comum é uma liga metálica de fácil usinagem, composta por cobre e zinco, com
ou sem adição de outros elementos, apresentando geralmente a coloração amarelo-clara.
O latão torna-se mais maleável e macio quanto menos zinco contiver, sendo que, à medida
que este aumenta, a liga fica cada vez mais enrijecida e sujeita a quebras. Sendo o latão a série
completa de ligas de cobre e de zinco, este se divide em duas categorias, que serão vistas logo
mais, no decorrer do trabalho.
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2. METAIS NÃO FERROSOS E SUAS LIGAS
Os metais não ferrosos são encontrados na natureza com maior dificuldade do que os
metais ferrosos. A sua extração é bastante difícil e exige equipamentos caros e complicados.
Por isso é que os metais não ferrosos são empregados somente quando não é possível
substituí-los por metais ferrosos como o ferro e o aço devido seu baixo custo, ou então, por
materiais não metálicos.
Em alguns casos os metais não ferrosos são insubstituíveis devido às propriedades
especiais destes, como por exemplo: alta condutibilidade elétrica e de calor, baixa temperatura
de fusão e suas propriedades anticorrosivas.
Geralmente na Indústria moderna são empregadas as ligas de metais não ferrosos. Entre
eles está o Latão.
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3. LATÃO
É o nome com o qual se denomina toda uma série de ligas metálicas composta pela junção
de átomos de cobre (Cu) e zinco(Zn), com ou sem a adição de outros elementos. Seu ponto de
fusão (varia de 800 a 1000°C), densidade (varia de 8,4 a 8,7g/cm³). É uma liga metálica
bastante dúctil, maleável e tenaz, estas propriedades estão diretamente ligada ao teor de zinco
presente na liga. Assim, o latão pode ser forjado, fundido, laminado e estirado a frio
O metal predominante no latão é o cobre, apresentando, geralmente, mais de 50% do total
da liga. O zinco, por sua vez, compõe entre 5% e 45% do latão. O ponto de fusão é
inversamente proporcional ao teor de zinco, ou seja, quanto mais zinco tiver o latão, mais
baixo é o seu ponto de fusão. A cor do latão também varia conforme sua composição,
podendo apresentar desde uma coloração fortemente acobreada até amarela clara, passando
pela cor de ouro, avermelhado e amarelo brilhante.
Ocasionalmente se adicionam pequenas quantidades de outros elementos como: estanho,
chumbo, ferro, alumínio, arsênio, entre outros, para potencializar algumas das características
dessa ligação. O latão ao chumbo normalmente possui de 1 a 3% de chumbo em sua
composição e apresenta uma excelente usinabilidade; o latão ao estanho possui
aproximadamente 2% de estanho e é bastante resistente à corrosão; já o latão ao níquel
substitui o bronze na fabricação de molas e outros.
O latão apesar de ser resistente pode sofrer oxidação se exposto ao ar e à umidade. Além
disso, o seu contato com substâncias fortes como amônia, alguns tipos de pomadas e água
quente podem estragá-lo também.
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4. HISTÓRIA DO LATÃO
As ligas metálicas de zinco têm sido utilizadas durante séculos – peças de latão datadas de
1000-1400 a.C. foram encontradas na Palestina e outros objetos com até 87% de zinco foram
achados na antiga região da Transilvânia.Sabe-se que a fabricação do Latão era conhecida
pelos romanos desde 30 a.C. Plínio e Dioscórides descrevem a obtenção de aurichalcum
(latão) pelo aquecimento num cadinho de uma mistura de cadmia (calamina) com cobre. O
Latão obtido é posteriormente fundido ou forjado para fabricar objetos.
Fonte: ....
O descobridor da América ficou com o ouro dos índios tainos, mas em compensação eles
ganharam turey, um misterioso material de origem celeste, capaz de dar a eles prestígio e
poder incomparáveis. Por algum motivo incompreensível, os europeus usavam essa
substância divina no cadarço dos sapatos. Acontece que o turey não passa de latão, usado na
ponta do cadarço ou como alfinete pelos europeus do século XVI. Pesquisadores no Reino
Unido e em Cuba analisaram os bens colocados nos túmulos de uma comunidade de tainos
durante a época do primeiro contato com os espanhóis e descobriram que ele é o material
mais usado por esses índios como “bagagem” na sua partida para o outro mundo. Entre os
nativos cubanos, ele teria se transformado no símbolo máximo de status religioso e social.
Figura 1 – Peças rústicas de latão
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5. OBTENÇÃO PRIMÁRIA
Para a obtenção do latão, primeiramente, é necessária a fundição dos metais que formam
esta liga, o cobre e o zinco.
5.1. COBRE
O cobre (do latim cuprum) é um elemento químico, de número atômico 29 (29 prótons e
29 elétrons) e de massa atômica de 63,6 uma. À temperatura ambiente tem-se o cobre em
estado sólido. Sua temperatura de fusão é por volta de 1083°C. Sua estrutura cristalina é CFC.
Classificado como metal de transição, pertence ao grupo 11 (1B) da Tabela periódica. É
um dos metais mais importantes industrialmente, de coloração avermelhada, dúctil, maleável
e bom condutor de eletricidade. Os principais minérios de cobre são: calcopirita (CuFeS2),
calcosita (Cu2S) e cuprita (Cu2O).A imagem 2 mostra o cobre
Conhecido desde a pré-história, o cobre é utilizado atualmente, para a produção de
materiais condutores de eletricidade (fios e cabos), e em ligas metálicas como latão e bronze.
Figura 2 – Cu Tabela Periódica
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5.2. ZINCO
Já o zinco (do alemão zink) é um elemento químico de número atômico 30 (30 prótons e
30 elétrons) com massa atômica 65,4 uma. À temperatura ambiente, o zinco encontra-se no
estado sólido e seu ponto de fusão é de 419°C. Está situado no grupo 12 (2B) da Tabela
Periódica. Sua estrutura cristalina é HC.
O principal minério do qual se extrai o zinco é a blenda (ZnS), porém pode ser extraído de
outros minérios como a calamina [Zn4(Si2O7)(OH)2] e a zincita (ZnO).
Sua principal característica é a sua resistência contra a oxidação.
Figura 4 – ZincoFigura 5 – Zn Tabela Periódica
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6. TIPOS DE LATÃO
Depois de fundido o latão está pronto para ser dividido nas categorias que os diferem na
hora da utilização. A princípio temos três classes: as dúcteis, para a fundição e os especiais.
6.1. LATÕES DÚCTEIS
Os latões dúcteis são os que têm a capacidade de suportar a deformação plástica a quente
ou a frio.
Por meio da COPANT, temos três categorias para os latões dúcteis: Latões Binários,
Latões com chumbo e Latões especiais.
6.1.1. LATÕES BINÁRIOS
Contêm somente cobre e zinco, permitindo traços de outros elementos apenas como
impurezas. Também dividido em categorias, os latões binários se diferem de acordo com a
sua microestrutura, que por sua vez, depende
da porcentagem de zinco na liga. É necessário
que haja um equilíbrio cobre-zinco, para que
o latão mantenha suas propriedades
desejadas.
Até por volta de 38% deste, a textura do
mesmo consiste em cristais mistos α de
estrutura CFC, portanto, bastante dúctil e
tenaz. Caso o teor de zinco ultrapasse esta
margem, inicia-se o aparecimento da fase β
de estrutura ccc. Dependendo do tratamento
térmico aplicado, pequenas quantidades desta
fase podem aparecer também nos latões que contêm menos de 38% de zinco.
Figura 6 – Gráfico das fases binárias do latão
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Já com mais de 46%, a textura é totalmente fase β, mantendo esta característica até 50%
de zinco, onde teremos um terceiro constituinte, a fase γ, a qual é distinguida por ser
quebradiça e dificultar o uso industrial do metal.
6.1.1.1. MICROTEXTURA DO LATÃO Α, Α + Β, Β E Γ
Os latões binários de máxima importância industrial pertencem ao grupo α, e são
aplicados nas formas de produtos planos, tubos e arames. Quando laminados a quente ou
perfurados podem ter apenas traços de chumbo. Os materiais extrudados ou somente
laminados a frio tem a capacidade de suportar maiores quantidades deste elemento, o chumbo,
que embora vantajoso para algumas propriedades, tem um efeito prejudicial na ductilidade do
metal quando este deve suportar uma impactante deformação a frio.
O teor de ferro também tem uma limitação, pois se acima de 0,05%, torna difícil o
recozimento e diminui a ductilidade do metal. A presença de traços de fósforo faz com que
aumente significativamente o efeito do ferro na recristalização do latão. A granulação
continua pequena numa faixa grande de temperatura, crescendo consideravelmente acima de
650ºC. Às vezes, utiliza-se este efeito para que o latão adquira granulação fina para artigos de
acabamento polido, mas em geral a presença de fósforo é indesejável.
Os latões que contêm de 5 a 15% de zinco são popularmente chamados “tomback”. A sua
cor varia entre o vermelho do cobre e um amarelo avermelhado, cor de ouro, e por
conseguinte estas ligas são muito usadas como artigos de adorno e outros fins decorativos.
Também se encontram aplicações quando se precisa de um metal que possa ser deformado
quase como o cobre, mas com propriedades mecânicas mais elevadas. Em contraste aos latões
com teores mais elevados de zinco, os tombacks são praticamente imunes aos fenômenos de
dezincificação e ruptura inter-cristalina espontânea.
Há três ligas regularizadas desta classe, as quais contêm respectivamente: 5, 10 e 15% de
zinco e cobrem praticamente todas as necessidades da indústria. Às vezes recorre-se ao uso de
uma liga com 4% de zinco para artigos esmaltados, mas ainda é duvidoso se vantajosamente
oferece efeito sobre a liga 95-5. O teor de zinco de 12,5% dá a cor mais parecida com a do
ouro. Por este motivo, esta liga encontra aplicações para artigos de adorno e na fabricação de
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fechos “zíperes”, mas a liga 85-15 é de emprego mais corrente. O tomback 90-10, possuindo a
cor do bronze, chega a ser chamado de “bronze comercial”, nos Estados Unidos.
Os latões contendo 80 e 75% de cobre são empregados, principalmente, no estado
encruado, para peças que precisam exercer uma ação de mola. No entanto, o seu uso é muito
restrito comparado com o do latão 70-30, de grande consumo.
Esta liga, no estado recozido, possui um alongamento no ensaio de tração superior àquela
de qualquer outro latão, combinado com uma resistência à tração acima de 30Kg/mm². Estas
propriedades tornam o latão 70-30 preeminente para serviço de estampagem profunda e de
repuxo, na produção de uma infinidade de artigos de uso doméstico, peças para automóveis,
etc. foi adotado, quase que universalmente, para fabricação de estojos para cartuchos e
granadas; desta aplicação surgiu o nome de “latão para cartuchos”, pelo qual é conhecido em
vários países.
Há pequenas variações na composição nominal, estipulada por certos consumidores, entre
68 e 72% de cobre; porém, há diferença nas propriedades do metal é mínima e não justifica a
diversificação de ligas. Modificando-se a granulação do material recozido e a têmpera do
metal encruado, pode-se obter características apropriadas para as mais diversas finalidades. É
sempre recomendável consultar um fabricante idôneo, quanto ao tratamento do metal mais
apropriado para um determinado uso. Quando se deseja deformar o metal, além dos limites
possíveis, sem recozê-lo, deve-se efetuar essa operação em condições bem controladas, a fim
de não prejudicar o uso posterior do metal.
Peças fabricadas por estampagem profunda e, especialmente, por repuxo, quando ficarão
no estado encruado, devem receber um tratamento térmico de alívio de tensões. Este
tratamento consiste em aquecer as peças em até 250ºC por 30min, o que elimina a tendência
para a formação espontânea de trincas durante o uso ou armazenagem.
A classe dos latões com teores nominais de cobre, entre 62 e 65% não aceita tanta
deformação sem recozimento, quanto o latão 70-30, mas ainda possuem boa ductilidade e, por
serem mais baratos, encontram um campo amplo de aplicações para serviços menos
exigentes. No limite mínimo de cobre, há a possibilidade de existir uma pequena proporção de
fase β, especialmente se o tratamento térmico não for bem controlado. A presença desta fase
restringe a ductilidade a frio, embora não acentuadamente.
Uma grande quantidade de latão desta classe é produzida na forma de arame para rebites,
parafusos e telas. A granulação, a têmpera e a composição, incluindo o teor de impurezas, têm
21
que ser cuidadosamente controladas a fim de se conseguir as propriedades necessárias. Para as
deformações mais severas é indicada a liga 70-30, a qual, no estado encruado, é muito usada
para molas helicoidais.
Dos latões binários de estrutura α + β, o principal é a liga 60-40, frequentemente
denominada “metal Muntz”. Esta é, essencialmente, uma liga para trabalho a quente, embora
suporte certa deformação a frio. É usada para espelhos de condensadores e aplicações
semelhantes, como também na forma de chapas para cobrir o fundo de pequenas
embarcações. Possui uma resistência à corrosão superior àquela do cobre contra a águas
poluídas.
Peças de todos os tamanhos são forjadas a quente, a partir de vergalhões de latão 60-40
laminados a quente ou extrudados. A liga é usada para juntar peças de aço por brasagem e,
tendo um ponto de fusão inferior ao dos latões α, é usada também na soldagem destes. Esta
liga representa a única aplicação industrial dos latões binários com teores de cobre inferiores a
60%.
6.1.2. LATÕES COM CHUMBO
O chumbo é adicionado às ligas dúcteis de cobre e zinco com o intuito de melhorar sua
usinabilidade. Portanto, a sua aplicação principal destina-se a peças a serem torneadas.
Figura 7 – Textura α recristalizadaFigura 8 – Textura α + β recristalizada
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Há dois tipos básicos de latão para serviço de torno. O primeiro, empregado corretamente
nos EUA, contêm de 60 a 63% de cobre e 2,5 a 3,7 de Pb. Sendo de estrutura predominante α,
suporta uma deformação a frio limitada. O segundo tipo, muito usado na Europa, contêm de
56 a 60% de cobre e de 2 a 3,5% de Pb. É um pouco mais barato do que o primeiro e
provavelmente superior para trabalhos em torno, de alta velocidade, devido às porcentagens
de fase β na sua estrutura. Pelo mesmo motivo, porém, é menos dúctil a frio. Quando se
deseja deformar o metal a frio e também usiná-lo, efetua-se um compromisso, mantendo o
teor de cobre entre 62 e 64%, com 1 a 2% de Pb.
Embora o Pb não seja um elemento desejável no latão forjado a quente, é adicionado
quando o produto deve ser usinado posteriormente. A liga mais comum contém de 56,5 a
60,5% de cobre e de 1 a 2,5% de Pb; é um latão 60-40 ao qual se adicionou Pb. Para fins
ornamentais, adiciona-se uma pequena quantidade de alumínio, que confere ao metal uma cor
amarelo-dourada agradável e, ao mesmo tempo, certa resistência à oxidação.
Todas as ligas acima são produzidas por extrusão, seguida, no caso dos latões de fácil
usinagem, por uma leve trefilação controlada, que proporciona uma dureza adequada para
resistir ao esforço de usinagem.
No campo dos produtos planos, há uma série de latões com Pb usado na produção de
engrenagens, de espelhos para relógios e outros instrumentos, de escalas gravadas, de chaves
para fechaduras de cilindros, etc. Para todas estas finalidades necessita-se de material de
dureza elevada, permitindo ser cortado, estampado e furado sem deixar rebarbas.
Estes requisitos são preenchidos por latões que contêm de 58 a 66% de cobre e de 0,5 a
2,5% de Pb; as melhores proporções têm que ser determinadas para cada caso
individualmente. Embora seja possível desbastar a quente algumas destas ligas, os latões com
Pb são geralmente laminados somente a frio, sendo fornecidos na têmpera duro ou extra duro.
Existem também tubos de latão com pequenas adições de Pb, cuja finalidade é a mesma
que nos produtos planos. A faixa normal de composições é de 59 a 68% de cobre e 0,2 a 2%
de Pb. A trefilação destes tubos é difícil, exigindo recozimento depois de uma redução de área
relativamente pequena. Pode-se reproduzir, sem dificuldade, perfis tubulares dos latões α + β
contendo Pb.
23
6.1.3. LATÕES ESPECIAIS
O estanho foi um dos primeiros elementos a ser adicionado aos latões binários, com a
finalidade de proporcionar-lhes uma melhor resistência a corrosão. Acrescentando 0,75% de
estanho ao latão 60-40, ou “metal Muntz”, resulta o “latão naval”. Esta é uma liga de muitos
usos, sendo produzida na forma de chapas grossas e finas, barras, arames e tubos.
A sua resistência à dezincificação estende o campo de aplicação do latão naval muito além
daquele do latão binário 60-40. Como indica o seu nome, a liga destinava-se inicialmente para
aplicações navais – eixos de hélices, parafusos e outros artigos em contato com a água
salgada. Hoje o seu campo de uso inclui a fabricação de espelhos para condensadores,
evaporadores e trocadores de calor, nas indústrias petrolífera e química.
Sendo uma liga de textura α + β, o latão naval é de fácil forjamento, sendo produzidas por
este processo: bielas, hastes de válvulas e peças estruturais em geral. Quando deve ser
usinado, adiciona-se até 2% de chumbo. Esta liga complexa é geralmente estruturada na
forma de barras e perfis, as quais conservam as características excelentes para forjamento da
liga sem chumbo.
Às vezes, confunde-se o latão naval com “latão almirantado” (admiralty brass) obtido pela
adição de 1% de estanho ao latão 70-30. O latão almirantado surgiu para diminuir as falhas
nos condensadores dos primeiros navios de guerra, ocasionadas pela dezincificação dos tubos
de latão almirantado não são mais usados nos navios de guerra, mas encontram grande
aplicação nos condensadores esfriados por água doce, na indústria petrolífera, centrais de
força e congêneres. Geralmente, adiciona-se uma pequena porcentagem (menos de 0,1%) de
arsênio, antimônio ou fósforo, como inibidor adicional contra a dezincificação. As
propriedades mecânicas do produto diferem pouco daquelas do latão 70-30.
Com o aumento contínuo da potência e das temperaturas de operação das turbinas
marítimas, o latão almirantado, por sua vez, tornou-se inadequado para suportar as condições
às quais eram expostos os tubos dos condensadores. Após muitas pesquisas, chegou-se a
conclusão de que a adição de 2% de alumínio ao latão binário eliminava muitos dos
inconvenientes constatados.
A liga atualmente usada contêm cerca de 77% de cobre, 2% de alumínio e até 0,1% de
arsênio, antimônio ou fósforo; o restante, zinco. Em contato com água salgada ou doce, a
superfície desta liga adquire uma película protetora que se reforma quando for danificada, por
24
exemplo, por abrasão provocada por grãos de areia. O alumínio tem o mesmo efeito na
estrutura e nas propriedades do metal que seis vezes os eu peso em zinco; portanto, as
propriedades mecânicas do latão com alumínio, da composição acima indicada, são quase
iguais àquelas do latão 70-30.
Como no caso do latão almirantado, o latão com alumínio, por sua vez, foi superado para
as aplicações mais exigentes, pelos tubos de cobre-níquel, cuja liga será tratada mais adiante.
Ambas continuam sendo usadas, em grande escala, para condensadores terrestres e aplicações
semelhantes.
A grande influência do alumínio nas propriedades do latão é utilizada também na
produção de liga α + β de elevada dureza e resistência mecânica. Além do alumínio, estas
ligas geralmente contêm pequenas quantidades de outros elementos, tais como: ferro,
manganês, estanho, níquel e silício. Os termos “bronze ao manganês” “ou bronze ao silício”,
frequentemente usados para estas ligas de latões especiais, estão completamente errados,
porque o estanho não é o elemento principal de liga e o manganês ou silício, quando
presentes, o estão apenas em pequenas quantidades para a refinação dos grãos ou para
melhorar algumas características físicas ou mecânicas.
Os latões especiais ou complexos dúcteis, são encontrados na forma de chapas grossas e
principalmente nas formas de barras, perfis e tubos extrudados e, em perfis para a produção de
peças forjadas. Suportam muito bem o trabalho a quente, mas não a deformação a frio. Seus
usos típicos são: parafusos, porcas e prisioneiros grandes, onde se exige resistência a
corrosão, e peças forjadas que precisam ser fortes e resistentes ao desgaste.
Figura 9 – Textura de latão especial Cu68Zn31Si Figura 10 – Textura de latão especial Cu64Zn29Al5Mn2Si
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6.2. LATÕES PARA FUNDIÇÃO
Os latões binários são pouco usados para a fundição. A liga 85-15 é usada para peças que
deverão sofrer brasagem posterior com latão, devido ao seu elevado ponto de fusão. A liga
60-40 com a adição de um pouco de alumínio, é utilizada para certas peças fundidas em
coquilhas.
A maioria dos latões para fundição contêm chumbo em porcentagem nominal que varia de
2 até 7%. Além de facilitar a usinagem subseqüente, o chumbo, ao mesmo tempo, facilita a
produção de peças isentas de porosidade. O estanho também entra na composição de muitos
latões para fundição. Normalmente, admite-se o estanho até 1% como impureza e em muitos
casos adiciona-se à liga, de propósito, de 1 a 3%. Isto tem dupla vantagem: melhorar a
resistência do metal à dezincificação e permitir a utilização e sucata contaminada com
estanho.
Nestas proporções, o estanho não exerce um efeito muito marcante nas propriedades
mecânicas do metal. Aumentando mais o teor de estanho e diminuindo o de zinco, entra-se no
campo das ligas intermediárias que, na Inglaterra, são denominadas “gunmetals” (metais para
fundição de canhões). Não existindo esta distinção fora dos países da Comunidade Britânica,
estas ligas deverão ser consideradas na categoria dos bronzes especiais, mas deve-se lembrar
que a linha de demarcação não é bem definida.
Estas ligas destinam-se principalmente à produção de peças fundidas; embora algumas
delas possam ser trabalhadas a quente e forjadas, a sua ductilidade a frio é sempre baixa.
Também nas ligas de latões complexos para fundição, de fase α + β, se adiciona alumínio e
pequenas quantidades de outros elementos, tais como: ferro, manganês, estanho, níquel e
silício.
Existe uma grande variedade de composições e de aplicações dos latões complexos desta
classe. Algumas das peças fundidas chegam a pesar 30 ou 40 toneladas, por exemplo, hélices
e lemes de navios, rotores para turbinas movidas à água, etc. Por outro lado, forjam-se garfos
para seletores de marcha e pequenas buchas, que pesam uma centena de gramas. De tamanho
intermediário são os produtos como, corpos de registros, engrenagens, esteios, eixos, etc.
onde se deseja uma combinação de boa resistência mecânica e de corrosão. Como no caso dos
outros latões, pode-se adicionar chumbo, a fim de facilitar a usinagem, mas o teor de chumbo
é limitado a um máximo de 1% para não prejudicar sensivelmente as propriedades mecânicas.
26
Embora os latões complexos de fundição exibam, em geral, uma boa resistência à
corrosão devido ao seu teor de alumínio, estanho, etc. não se deve imaginar que sejam
completamente imunes. Em certas condições, são suscetíveis à dezincificação, da mesma
maneira que os latões binários, havendo ataque preferencial da fase β. Como nos outros latões
especiais, traços de fósforo ou outros elementos podem retardar o ataque, mas para ambientes
altamente corrosivos dá-se preferência geralmente a outros materiais.
É interessante notar que não se deve soldar com estanho as peças feitas de latão complexo,
enquanto estas estiverem sendo solicitadas por um esforço mecânico. O estanho pode penetrar
pelos contornos dos grãos e provocar a ruptura da peça. No entanto, não há perigo em soldar
com estanho uma peça, se a mesma não estiver sujeita a um esforço mecânico durante a
soldagem, mesmo que ela tenha que suportá-lo posteriormente.
O número de latões complexos para fundição viáveis é tão grande que desafia a
normalização. Cada fabricante tem as suas composições preferidas, sendo impossível afirmar
que esta ou aquela seja a melhor. Nestas condições, as entidades de normalização
contentaram-se em estabelecer limites máximo e mínimo para o teor de cobre e para o total
dos elementos de liga, às vezes, com limites específicos para um ou outro elemento.
A maioria dos latões complexos para fundição contêm de 56 a 60% de cobre, até 2% de
ferro, alumínio e níquel e até 1,5% de estanho e manganês. Nem sempre se adiciona todos
estes elementos de liga e nunca todos no limite máximo. Os produtos, quando fundidos em
areia, têm uma resistência à tração em torno de 50kg/mm² e alongamento de 15 a 20%,
medidas no comprimento padrão de 50mm. Quando fundidos em coquilha, a resistência à
tração aumenta para cerca de 60kg/mm², com alongamento de 20 a 22%. Os produtos
trabalhados a quente têm uma resistência à tração da mesma ordem, mas o alongamento pode
chegar até 35%.
Há uma outra classe de latões complexos para fundição que contêm porcentagens muito
mais elevadas de elementos de liga, principalmente alumínio (até 7,5%), ferro (até 4%) e
manganês (até 4,5%). A fim de manter a estrutura duplex α + β é necessário usar teores de
cobre mais elevados do que na primeira classe, entre 60 e 68%. Estas ligas se destinam
somente à fundição e alcançam valores de resistência à tração acima de 70kg/mm², com
elevada dureza e resistência ao desgaste.
Existem três métodos adequados para a fundição do cobre e do zinco, que resultará no
latão. Eis os três procedimentos: Cera perdida, Gravity-die casting e Pressure-die casting.
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6.2.1. CERA PERDIDA A origem da fundição por cera perdida se dá quando se molda argila, imprimindo nela uma
forma volumosa, que pode ser a ponta de uma lança ou um machado. Essa argila é queimada e
depois de endurecida servirá de molde para que se deposite o metal líquido incandescente.
6.2.2. PRESSURE-DIE CASTING
É um desenvolvimento no qual o metal fundido é injetado em um molde de aço sob
pressão. Mais uma vez, o molde de metal deve ter um ponto de fusão mais baixo do que o
material do molde. Fundido sob pressão é mais rápido do que o Sand e o Gravity- die casting
e porque o líquido está sob pressão, detalhes mais minuciosos da superfície podem ser
replicados. É comumente utilizada para maçanetas, bases de ferro elétrico e perfis ocos
exigindo detalhes como corpos carburador.
FIGURA 11 – MOLDE: CERA PERDIDA
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6.2.3. GRAVITY-DIE CASTING
O molde é usinado a partir de metal
sólido, geralmente de ferro fundido. Isto
significa que o molde e cavidade são
permanentes. Sendo metal, o molde pode ser
usinado com precisão e, tendo boa
condutividade térmica, permite que o molde
esfrie rapidamente. O acabamento superficial
é melhor do que pode ser produzido por
Sand casting, mas como moldes metálicos
são necessários, os tamanhos dos produtos são geralmente menores do que as possíveis com
Sand casting (porque um molde de metal vai esfriar o líquido mais rápido que com um molde
de areia, tornando mais difícil para encher o molde uniformemente se fosse muito grande).
Produtos típicos incluem manivelas de bicicleta e pistões do motor. Claro, o molde de metal
deve ter um ponto de fusão mais baixo do que o metal do molde.
6.3. LATÕES ESPECIAIS SUSCETÍVEIS DE TRATAMENTO TÉRMICO
Para terminar a consideração dos latões especiais, pode-se mencionar uma classe que,
embora pouco usada, é de interesse teórico por constituir-se de latões laminados,
termicamente tratáveis, da mesma maneira que o cobre-berílio ou cobre cromo. Os mais
conhecidos contêm níquel e alumínio numa matriz de latão 70-30. Esfriados rapidamente de
850°, estas ligas são moles e dúcteis e podem ser laminadas ou estampadas com a mesma
facilidade que os latões α. Ao reaquecê-las a 500°C separa-se um composto de níquel e
alumínio que melhora muito as propriedades mecânicas, especialmente o limite de
Figura 10 – Molde: pressure-die casting
Figura 11 – Molde: gravity-die casting
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escoamento, que pode ser aumentado de 8kg/mm² para um valor entre 33 e 68kg/mm²,
dependendo do grau de encruamento* entre os dois tratamentos térmicos.
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7. RECICLAGEM DO LATÃO
A grande vantagem da reciclagem de metais é evitar as despesas da fase de redução do
minério a metal.
Essa fase envolve um alto consumo de energia, e requer transporte de grandes volumes de
minério e instalações caras, destinadas à produção em grande escala.
Dentre diversas outras vantagens, como os metais reciclados têm a mesma qualidade do
que os metais extraídos diretamente da natureza, podem ser infinitamente reciclados porque
não há degradação da sua estrutura metálica, estas vantagens tornam também o processo de
reciclagem economicamente vantajoso, e além disso, há:
• Menor agressão ao meio ambiente;
• Fonte de renda permanente para mão-de-obra não qualificada;
• Não necessita de grandes investimentos;
• Proporciona grande economia de energia elétrica;
• Estimula outros negócios. Ex.: máquinas e equipamentos de prensagem;
• Poupança de matérias-primas;
• Poupança de energia;
• Diminuição das áreas degradadas pela extração de minérios;
• Diminuição da poluição.
São geralmente reciclados:
Latão Cavaco – limalhas derivadas de usinagem em geral;
Latão Pingo – derivados de fundição de latão;
Latão Sucata – torneiras, chuveiros, antenas, aquecedores, ralos, registros, válvulas,
misturadores de lavatórios, etc.;
Latão Pontas – derivado de usinagem de vergalhão latão;
Latão Estamparia – retalhos de estamparias em geral;
Tomback – retalhos de estamparias de peças de material elétrico, etc.
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8. APLICAÇÃO DO LATÃO Chapas
Fitas (fig. 12)
Vergalhões redondos (fig. 13)
Vergalhões sextavados (fig. 13)
Vergalhões quadrados (fig. 13)
Barras retangulares (cantos vivos)
Tubos redondos
Arames (fig. 14)
Conexões (fig. 15)
Cadeados (fig. 16)
Joias
Aparelhos médicos e cirúrgicos
Moedas
Etc.
Figura 12 – Fita de latão
Figura 13 – Vergalhões de latão
Figura 14 – Arame de latão Figura 15 – Conexões de latão
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Tabela 1 – Composição química
Figura 16 – Cadeado de latão
Figura 17 – Válvula de segurança de latão
Figura 18 – Porca de latão Figura 19 – Bijuteria: anel de latão
Figura 20 – Bijuteria: pulseira de latão
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Tabela 2 – Propriedades físicas
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Tabela 3 - Propriedades mecânicas
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Tabela 4 – Principais ligas, características e aplicações
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9. CONCLUSÃO
Com este trabalho pudemos adquirir novos conhecimentos, não só a respeito do latão, mas
sobre as ligas metálicas do cobre. Esta experiência nos permitiu abranger horizontes e ver que
o material estudado e pesquisado não deve ser menosprezado e sim, otimizado ante nossos
olhos, como um portador de propriedades imprescindíveis que possibilitam seu uso nos mais
diversos campos nos quais o ser humano tem acesso e precisa, desde seu uso em fábricas e
indústrias que produzem o que chega às nossas casas e à nossa sociedade, a acessórios que
emanam beleza e elegância, como meio decorativo e bijuterias.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DANI METAIS (Org.). VANTAGENS DE RECICLAR O LATÃO. Disponível em: <http://www.danimetais.com.br/reciclar+latao.asp>. Acesso em: 10 maio 2013.
DANI METAIS (Org.). VANTAGENS DE RECICLAR O LATÃO. Disponível em: <http://www.danimetais.com.br/reciclar+latao.asp>. Acesso em: 10 maio 2013.
http://labspace.open.ac.uk/mod/resource/view.php?id=440915
http://www.shockmetais.com.br/material/latao
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cobre
http://pt.wikipedia.org/wiki/Zinco
http://www.recicletudo.com.br/compramos.htm
http://ceticismo.net/2007/01/18/latao-era-sagrado-para-indios-de-colombo/
http://www.redweb.com.br/latao.php
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GLOSSÁRIO
*encruamento: endurecimento do metal por deformação plástica.