Ligas Cu-Sn;Também estão presentes outros

elementos: Zn, P, Ni e Pb; O estanho sempre se encontra em maior

proporção;Uma das primeiras ligas utilizadas pelo

homem: Idade do Bronze;

Elevado efeito endurecedor do Sn quando se liga com o Cobre;

Inclusive superior ao do Zn (latão);

Impossível trabalhar a frio ligas com mais de 8% de estanho;

Aparição de uma fase dura e frágil: ;

Em aquecimento prolongado até 700ºC é possível dissolve-lo;

O diagrama tem elevada complexidade. A baixas temperaturas, linhas teóricas:

Reações e difusão muito lentas: não se alcança o equilíbrio.

A maioria das ligas de uso industrial caem dentro do campo

A Temperatura de fusão diminui muito ao aumentar a quantidade de Sn;

• Solidificam em fase Solução sólida de estanho no cobre; Sistema cristalino CFC; Dúctil e deformável no frio;• Intervalo de solidificação muito amploFenômeno de segregação acentuadoSão recomendados resfriamentos muito

lentos; Também recozidos prolongados a elevada

temperatura;

Ligas com conteúdo de Sn inferior a 13,5%:

Ligas com conteúdo de Estanho entre 13,5% e 25,5%:

• Reação peritética (%Sn= 22%) L• Formação de fase :

– Sistema cristalino CCC• Si 13,5 <%Sn<22:

– Estrutura resultante ao solidificar:

• Si 22<%Sn<25,5%:– Estrutura resultante ao solidificar:

Ligas com conteúdo de Sn entre 25,5% e 30,6%:

• Reação peritética (%Sn= 27): L+ • Formação de fase

– Sistema cristalino CCC• Se 25,5<%Sn<27:

– Estrutura resultante ao solidificar:

• Se %Sn≥ 27:– Estrutura resultante ao solidificar:

Transformações em estado sólido:

• Transformação de em fase :– 640ºC– 34,2% de Sn

• Eutetóide: – 520ºC– 27%Sn

Transformações em estado sólido:• Eutetóide:

– 350ºC– 32,6 de Sn– Extrema lentidão da transformação.

23 dias a 300ºC somente transformam 5% de fase . Na prática não se considera esta transformação. Se considera que o campo se estende até a temperatura ambiente.

Para fins práticos:

• Raramente se apresenta a diminuição da solubi-lidade de Sn na fase a abaixo de 520ºC.

– Pode se considerar a solubilidade constante abaixo de 520ºC até um conteúdo de 15,8% de Sn.

• Também considera-se que a região se estende desde 520ºC até a temperatura ambiente.

Na realidade:

• Ligas com mais de 8% de Sn, em estado de moldagem se encontram fora do equilíbrio.

– Aparição da fase – Formação do eutetóide , duro e frágil;– Mediante tratamentos de homogeneização pode

manter-se a estrutura até conteúdos de 15,8% de Sn;

Propriedades Gerais:• Somente tem aplicação industrial os bronzes

monofásicos com estruturas e alguns bifásicos

• A adição de Sn ao Cu incrementa (mais que o Zn) os valores de:

»Resistência »Elasticidade»Dureza

• A adição de Sn ao Cu não afeta de forma notável a maleabilidade e ductilidade;

• Nos bronzes monofásicos:– As características mecânicas aumentam com o

conteúdo em Sn.– Podem adquirir por deformação características

elevadas:• Resistência em estado recozido: 440 MPa• Resistência em estado forjado: 700-800 MPa

• Nos bronzes bifásicos:– As características mecânicas dependem do conteúdo

em fase • Aumentam dureza e limite elástico• Diminuem a carga de ruptura e alargamento.

– O conteúdo de fase depende: • Tratamento térmico aplicado (o tempo a aumenta o conteúdo

de ).• Quantidade de Sn.

• Todas as características mecânicas melhoram a baixa temperatura;– Começam a diminuir a partir de 200ºC.

• Tem elevada resistência a corrosão;• A cor varia com a quantidade de Sn:

– Rosa até 5% de Sn– Dourado até 15% de Sn– Empalidece acima de 15%– Em contato com ar úmido se cobre de uma pátina

verde.

• Bronzes com %Sn>32 são muito frágeis, não tem aplicação industrial;– Exceção: Cu Sn 40. “Metal especular”. Mais brilho

que o Cr (cromagem).

Efeito de outros ligantes:• Chumbo:

– Totalmente insolúvel.– Melhora:

• Maquinabilidade• Comportamento a fricção

• Fósforo:– Atua como desoxidante.– Melhora a resistência ao desgaste: forma o

composto Cu3P, duro e frágil.

• Zinco:

– Reduz o ponto de fusão;– Diminui o conteúdo em fase ;– É mais barato que o Sn;– Tem pouca influência nas propriedades;

• Níquel:

– Aumentam a densidade;– Incrementam a resistência mecânica e a mantêm a

elevadas temperaturas;– Em quantidades de 3 a 5%, permitem tratamentos de

precipitação com uma importante melhora das propriedades;

Bronzes

• São monofásicos até uma quantidade de Sn de 8%.

• As características mecânicas aumentam com o conteúdo de Sn.

• Podem adquirir por deformação características elevadas.

• Por cima de 8% são bifásicos: fase e eutetóide (duro e frágil).

Bronzes • Podem dissolver por completo a fase mediante

a tratamento de homogeneização: – Aquecer até 700ºC e manter a esta temperatura

durante 4 horas.– Melhora a resistência.– Diminui a dureza.

• Tem uma boa resistência a corrosão.• Usos:

– Chapas, arames, bombas e válvulas.

Bronzes de estrutura complexa:

• Por cima de 15,8% de Sn:– Matriz mole de fase .– Presença de constituintes duros e frágeis.

• Uso como rolamentos.

– Excelente resistência a corrosão:• Uso em válvulas e uniões de tubos.

• Bronzes Fosforosos:– As propriedades crescem com o aumento em P.

• Formação do composto Cu3P, duro e frágil.

– Uso em elementos de fricção.

• Bronzes Al Zn:– O Zn melhora a plasticidade;– Qualidades para a moldagem excelentes;– Elevadas resistência a corrosão e a fricção;– Uso como rolamentos e em aplicações navais;

• Bronzes Al Pb:– O chumbo é mole e plástico.– Uso em rolamentos com lubrificação

insuficiente.– Problema: fragilidade ao calor, o chumbo

funde.

• Bronzes Al Zn e Pb:– Mais resistentes a corrosão que os latões;– Facilidade de moldagem;– Preço baixo;– São mais usados como rolamentos;

• Bronzes Al Ni:– Melhores propriedades mecânicas;– Podem endurecer por precipitação;

Fonte: Notas de aula, professor José Garcia – Universidad Politécnica de Madrid - UPM

Tradução: Karine Miranda

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