ligas de magnesio cobre cobalto e superligas

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  • 7/24/2019 Ligas de Magnesio Cobre Cobalto e Superligas

    1/97

    Ligas de Cobre,Magnsio, Cobalto,Nquel e Superligas.

    Ana Letcia Colombo

    Carolina SabioniDouglas da Silva

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Sumrio da aula Cobre e suas ligas ; Magnsio e suas ligas;

    Nquel e suas ligas; Suerligas;1! Suerligas de "erro#Nquel$! Suerligas de Nquel%! Suerligas de Cobalto

  • 7/24/2019 Ligas de Magnesio Cobre Cobalto e Superligas

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    Cobre e suas Ligas

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Cobre

    & Cobre e suas ligas s'o o terceiro metal mais utili(ado no mundo)

    erdendo aenas ara os a*os e ara o alumnio e suas ligas!

    Caractersticas Princiais do Cobre+

    Densidade+ ,)-. g/ cm%0 $2C3;

    Ponto de "us'o+ 1,%2C; Ponto de 4buli*'o+ $5-52C; Coeficiente de dilata*'o trmica linear+ 1.)5 6 1#.cm/cm/2C 0$2C3; 7esistividade eltrica+ 1).8%6 1#.o9m!cm 0$2C3; Condutividade eltrica+ 11: ACS < $2C; Calor esecfico+ )-1$ cal/g/2C 0$2C3; Calor latente+ 5). cal/g; "orma cristalina+ C=bica de faces centradas!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Cobre

    Cobre comercialmente puro:

    As caracterstica tcnica mais imortante ara o cobreuro sua condutividade eltrica!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Cobre

    & cobre normalmente usado em sua forma ura! Pode tambm combinar com outros metais ararodu(ir uma enorme variedade de ligas!

    Cada elemento adicionado ao cobre ermite obter

    ligas com diferentes caractersticas tais como+ maior dure(a; resist>ncia a corros'o; resist>ncia mec?nica) usinabilidade; obter uma cor esecial ara combinar com certas

    alica*@es!

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    7/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Cobre

    Cobre reco(ido+ adr'o de condutibilidade 01:3; comatvel com cone6@es) soldas 0fle6ibilidade)

    resist>ncia mec?nica e a corros'o3;

    combina resist>ncia e ductibilidade! arras e laminados+ resist>ncia a corros'o; resist>ncia elBstica a comress'o; soldabilidade; bom condutor de calor!

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    8/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Principais Ligas do Cobre

    C&74

    LA&

    ALPACAS

    CEP7&NFGE4L

    7&NH4

    Ni

    Hn

    Sn Hn

    Al

    C&74ALEMFN&

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    9/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Zinco

    Cobre e Zinco (Lato):

    A comosi*'o de Hinco varia de 5: a 5:!

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    10/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Zinco

    nflu>ncia do Hn+ Aumenta a resist>ncia mec?nica; ai6o o onto de fus'o; ai6o custo!

    "ase IC"C) d=ctil e tena(; "ase JCCC) mais resistente;

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    11/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Zinco

    A resist>ncia < tra*'o aumenta com o teor de Hn e aresist>ncia < corros'o diminui; A artir de %: de Hn a ductilidade come*a a

    diminuir;

    At %8: de Hnfase I 0lat@es I3; %8# K5: de Hnfases I e J 0lat@es I J3; K.# 5: de Hnfase J 0lat@es J3

    Acima de 5: de Hn come*a a reciitar a fase que quebradi*a;

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    12/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Aplica!es do Lat"o 4sta liga utili(ada em moedas) medal9as) biuterias)

    radiadores de automOvel) ferragens) cartuc9os)

    diversos comonentes estamados e conformados etc!

    Liga Cobre e Zinco

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    13/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e #stan$o

    Cobre e Estanho (Bronze):

    A comosi*'o de 4stan9o ode c9egar a $:!

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    14/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Zinco

    "ase IC"C) d=ctil e tena(; "ase mais dura!

    Caractersticas gerais do ron(e+

    4levada resist>ncia < corros'o; A dure(a e a resist>ncia mec?nica aumentam com o

    teor de Sn; A artir de 5: de Sn a ductilidade diminui!

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    15/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Zinco

    Q utili(ado em tubos fle6veis) torneiras) varetas de

    soldagem) vBlvulas) buc9as) engrenagens etc!

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    16/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Cobre e Alumnio:

    Caractersticas gerais+ 4sta liga normalmente contm mais de 1: de

    alumnio!

    Liga Cobre e Alumnio

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    17/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Alumnio

    Microestrutura de liga Cu# -:)$: Al no estado bruto de fus'o!"ase I 0clara3 reciitada com

    eutetoide I $!

    Microestrutura de liga Cu #-:)$: Al aOs 9omogenei(a*'o a

    .2C+ fase nucleada!

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    18/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Alumnio

    Caractersticas gerais da liga Cu R Al+ As ligas ossuem boa resist>ncia < corros'o; Q utili(ada em e*as ara embarca*@es) trocadores de

    calor) engrenagens!

    lice uc9as

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    19/97Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Nquel

    Cobre e Nquel (Cupronquel):

    & conte=do de nquel ode variar de 1: a %:!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Nquel

    Aresentam e6celente resist>ncia < corros'o) esecialmente ncia eltrica3

    A medida que aumenta o teor de Ni aumenta a dure(a) aresist>ncia mec?nica e o limite a fadiga;

    Nas ligas comerciais o teor de Ni varia de 5# K5: A maioria das ligas Curonqueis contm "e e Mn em teores

    em torno de $:) ara elevar a resist>ncia < corros'o!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre e Nquel

    Q utili(ada em cultivos marin9os) moedas) biuterias)arma*@es de lentes!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Cobre, Nquel e Zinco (Alpacas): As ligas que normalmente contm entre K5: a 8: de cobre) e de

    1: a 1,: de nquel) sendo o restante constitudo or (inco! Cor esbranqui*ada) bril9ante! Por sua colora*'o) estas ligas s'o

    facilmente confundidas com a rata!

    em elevada resist>ncia < corros'o; Podem ser deformadas < frio e < quente; S'o utili(adas em c9aves) equiamentos de telecomunica*@es)

    decora*'o) relooaria) comonentes de aarel9os Oticos e

    fotogrBficos etc!

    Liga Cobre, Nquel e Zinco

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga Cobre, Nquel e Zinco

    S'o utili(adas em c9aves) equiamentos de

    telecomunica*@es) decora*'o) relooaria)comonentes de aarel9os Oticos e fotogrBficos etc!

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    Magnsio e suasLigas

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Magnsio

    Q um metal com colora*'o cin(a rateada) quandoe6osto ao sol erde seu bril9o! Possui Otima rela*'o

    resist>ncia /eso! A sua elevada reatividade uma das ra(@es ela qual

    a rodu*'o de magnsio requer grande quantidade deenergia!

    Metade do magnsio rodu(ido usado diretamentenas ligas de alumnio ara mel9oria das suasroriedades mec?nicas!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Propriedades do Magnsio

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Comparao da densidade do

    Magnsio com outros elementos

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Magnsio 4ssa ligas s'o tratadas termicamente ara mel9orar

    suas roriedades mec?nicas! & tio de tratamento trmico deende da comosi*'o

    e a forma 0fundido ou forado3e tambm dascondi*@es de servi*os ossveis!

    Pode ser forado) laminado) e6trudado e fundidos!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Processamento das ligas de

    Magnsio As ligas de magnsio s'o rodu(idas or quase todos

    os mtodos convencionais de fundi*'o) rincialmente

    fundi*'o em areia inetada)e em coquil9a! Deendendo do tio de e*a) alica*'o) roriedades

    da rOria liga ) feita a escol9a da tcnica de fundi*'oaroriada!

    Logo a rodu*'o dessa liga or fundi*'o inetada resonsBvel or cerca de -: da rodu*'o de ligas demagnsio!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Tratamentos Trmicos mais

    comuns Tratamento Trmico de Solubilizao4ste tratamento rovoca um aumento da

    resist>ncia < tra*'o) da ductilidade e da resist>ncia ao imacto mas diminui a dure(ae o limite de escoamento 0 %K a 5.5TC3!

    Tratamento Trmico de Envelhecimento4ste tratamento origina um aumentodo limite de escoamento e da dure(a 01$ a $%TC3!

    Trmico de solubilizao seguido de um EnvelhecimentoNeste tratamento 9Bum aumento considerBvel do limite de escoamento e da dure(a) no entanto diminui a

    resist>ncia ao imacto e a ductilidade!

    Tratamento Trmico de Solubilizao seguido de Estabilizao4stetratamento tem como rincial obetivo a obten*'o do mB6imo alvio de tens@es e damnima dilata*'o que as e*as aresentam) quando sueitas a elevadas temeraturas!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Propriedades das Ligas

    Magnsio

    Alta resist>ncia

    ai6a ductilidade ai6o onto de fus'o SoldBvel oa resist>ncia < fadiga Alta resist>ncia ao imacto ai6o mOdulo de Uoung 0K5 6 1% MPa3

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Principais Ligas de

    Magnsio Ligas Mg-Al

    As ligas Mg#Al foram as rimeiras a ser

    desenvolvidas! Ligas com elo menos ,5: de Mg eadi*@es de alumnio 0at 1:3) de (inco 0V%:3 e demangan>s 0V).:3!

    Adi*'o do Al ao magnsio ermite aumentar a suaresist>ncia mec?nica e < corros'o! 4 o Mangan>smel9ora a resist>ncia a corros'o!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Principais Ligas de

    Magnsio Comosi*'o da liga HAWL a5K1%

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Tipos de Ligas de Magnsio Ligas de Mg-Mn

    A adi*'o do mangan>s nessas ligas)mel9ora aresist>ncia < corros'o!

    S'o interessantes ara alica*@es eletroqumicas )tais

    como rote*'o catOdica dos a*os!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Tipos de Ligas de Magnsio Ligas de Mg-Zn

    4stas ligas aresentam elevadas resist>ncias

    mec?nicas) no entanto n'o t>m uma vasta alica*'odevido < sua < microorosidade; n'o s'o soldBveisdevido < elevada quantidade de (inco 05 a .:3 esofrem fissura*'o < quente! & (inco ermite um

    aumento da resist>ncia da liga! S'o usadas em e*as foradas) estamadas eerfiladas!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Microestrutura do fundido A#%%

    Microestrutura como fundido de liga A4KK

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Aplicaes das Ligas

    Magnsio Alicam#se na ind=stria automOvel) aeroesacial)

    equiamentos comerciais) etc!

    Comonentes do sistema de transmiss'o de um 9elicOtero

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Aplicaes das Ligas

    Magnsio

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Magnsio em veculos Atualmente mais de . e*as diferentes em magnsio

    s'o utili(ados ela nd=stria Automobilstica!

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    Nquel e suasLigas

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Nquel

    Metal branco rateado) similar em muitos asectos ao metalferro) orm com uma boa resist>ncia < o6ida*'o e < corros'o!

    Q utili(ado rincialmente na mel9oria de resist>nciamec?nica a altas temeraturas) ara uma amla fai6a de ligasferrosas e n'o#ferrosas!

    &utras roriedades que se destacam s'o+ condutividadestrmica e eltrica) como tambm uma e6celente roriedademagntica!

    Proriedades !ue "azem do

    n#!uel e suas ligas$ metais

    bastante valiosos%

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Propriedades &sicas

    Smbolo Qumico Ni

    Nmero Atmico 28

    Peso Atmico 58,71Densidade 2!" #$ 8,% &'cm(

    Ponto de )us*o 1+5("#

    Ponto de buli-*o 2%1!"#

    strutura #ristalina #)#

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    & nquel utili(ado com freqX>ncia) so(in9o ou comoutros elementos de liga) tais como ) cromo oumolibd>nio) ara ermitir o desenvolvimento de umaalta dure(a) resist>ncia e ductilidade! Q bastante

    emregado na ind=stria automotiva) constru*'o civile outras ind=strias) onde se e6igem alta resist>ncia)tenacidade e resist>ncia ao desgaste e < corros'o;

    Diminui*'o da temeratura de transi*'o d=ctil#frBgilara os a*os) geralmente emregados emequiamentos submetidos < servi*os de bai6astemeraturas!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    As ligas de nquel s'o emregadas rincialmente em servi*ossubmetidos a altas temeraturas e < corros'o!

    4m rela*'o ao sistema de classifica*'o) o nquel se divide emquatro famlias+ Nquel comercialmente uro; Ligas binBrias) tais como Ni#Cu e Ni#Mo; Ligas ternBrias) tais como) Ni#Cr#"e e Ni#Cr#Mo; Ligas comle6as) como Ni#Cr#"e#Mo#Cu 0com a

    ossibilidade de outros elementos adicionais3; Suerligas!

    As ligas s'o mel9ores recon9ecidas elo seus nomescomerciais) tais como Monel) nconel) ncoloY e Nibonic!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Nquel

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Nquel

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Nquel

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    #'olu"o das microestruturas das ligasde Ni

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    #'olu"o da Microestrutura

    de Ni (iagrama Ni)Cr0Nimonic ,A+ Ni#$Cr#$!i#1!Al#!5C3

    Liga &in'ria (i-)*+r

    Matriz Austen#tica

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga ernBria Ni#$Cr#1!Al

    Matri( Austentica

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Liga GuatenBria Ni#$Cr#1!Al#$!i

    Matri( Austentica

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Nquel Monel nconel

    ncoloYNimonic

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Ni)Cu "oi desenvolvida artindo#se de sulfetos de Ni e Cu e fa(endo

    redu*'o simult?nea dos minrios como fonte de Cu e Ni; Altamente resistente a corros'o; Porm) com bai6a resist>ncia mec?nica quando comarada as

    suerligas de nquel; Princiais ligas

    Monel ,**

    0Z7CK3

    Monel .**

    0Z7C[53

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Principal Aplica"o nd=stria naval e etroqumica

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Ni)Cu

    *Monel+Comosi*'o Gumica

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Monel -Matri( bifBsicaCom disers'o de iC e aOs solubili(a*'o e envel9ecimentoaresenta reciita*'o de Ni%0Al)i3!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Ni)Cr)&e

    */nconel+ 7esistentes a altas temeraturas com e6celentesroriedades mec?nicas;

    4levada resist>ncia < o6ida*'o e resist>ncia ra(oBvela corros'o! Princiais ligas

    /nconel 0.1

    0ZA 8513

    /nconel 012

    0ZA 81,3

    /nconel 3**

    0ZA .3

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    ind=strias aeroesacial) nuclear e etroqumica)vBlvulas automotivas) turbinas 0avi'o e < gBs3!

    Principal Aplica"o

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Ni#Cr#"e

    0nconel3Comosi*'o Gumica

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    /nconel 012

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    MicroestruturaLigas com matri( austentica!# 4m geral aresentam disers'o de reciitados de Ni%0Al)i3 e Ni%Nb almde carbonitretos do tio M0C)N3

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Ni)&e)Cr

    */ncolo3+ 7esistentes a corros'o em altas temeraturas 0em esecial or

    cloretos3) com boas roriedades mec?nicas) orm inferioresas ligas nconel!

    7esist>ncia a o6ida*'o! Princiais ligas

    /ncolo4 A-)23

    0ZA A$,.3/ncolo4 5).

    0Z7C-$53

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Principal Aplica"o

    nd=stria etroqumica!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Ni)Cr)&e

    */ncolo3+ Comosi*'o Gumica

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Microestrutura Ligas com matri( austentica! Aresentam disers'o

    de reciitados de Ni%0Al)i3 alm de carbonitretosdo tio M0C)N3 e carbonetos

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Ni)Cr

    *Nimonic+ oa resist>ncia < corros'o a alta temeratura) em

    esecial or sulfatos) e6celente resist>ncia < flu>ncia

    e < fadiga < quente! Princiais ligas

    (imonic 2*A0ZA,A3

    (imonic 5*0ZA-3

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Principal Aplica"o ind=stria automotiva na fabrica*'o de vBlvulas ara

    motores de combust'o interna e industriaetroqumica e aeroesacial!

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Ligas de Ni)Cr

    *Nimonic+ Comosi*'o qumica

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Microestrutura

    # Ligas com matri( austentica! Aresentam disers'o de reciitados deNi%0Al)i3 e carbonitretos do tio M0C)N3# Nitrog>nio semre residual 0abai6o de !5:3

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    Super Ligas

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Superligas

    Alto desemen9o) combinando alta resist>nciamec?nica e alta resist>ncia < corros'o emtemeraturas elevadas

    Alta condutividade trmica) ai6a e6ans'o trmica) Alta resist>ncia ao ataque ambiental) 46celente resist>ncia < flu>ncia) < fadiga trmica e

    mec?nica) oa ductilidade e boa resist>ncia a corros'o em

    temeraturas altas de oera*'o

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    Classi4ca"o

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Superligas

    #anto "e quanto Co sofrem transforma*@es alotrOicas!#"e se transforma de estrutura c=bica de coro centrado 0CCC3em temeraturas bai6as 0al9a3 transformando#se em c=bica deface centrada 0C"C3 ara altas temeraturas 0gamma3;- Co se transforma de estrutura 9e6agonal em bai6as

    temeraturas ara c=bica de face centrada em altastemeraturas;

    #& nquel tem estrutura c=bica de face centrada 0C"C3 em

    qualquer temeratura!#As formas C"C ara "e e Co nas suerligas geralmente s'oestabili(ados or elementos de liga!

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    Superligas

    #lemento 5ase &e)Nie Ni

    5aseCo

    #6eito

    Cr .......................

    - 7 8- 19 7 :;esista

    Mo,? ................

    7 18 7 11 Carbonetos, maior dure>a

    Al ........................

    7 @ 7 %,-#ndurecimento por precipita"o,resista austenita, endurece6ase precipitada

    Cb ............. Carbonetos, maior dure>a,

    A tabela abai6o nos mostra os elementos de liga e seus efeitos nas suerligas

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    SP#;L/DAS (# ;E #

    NFG#L

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    Processamento e Manufatura de Metais 1

    Superligas H base de &erro

    e Nquel "oi desenvolvida a artir dos a*os ino6idBveis austeni#ticos!

    & uso de niObio e tit?nio evita a forma*'o de carbone#

    tos de cromo nos contorno de gr'o! Cromo estB resente ara garantia da resist>ncia ncia3 ;

    4levada resist>ncia