ligas ferrosas e não ferrosas
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As ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas que contêm alguns elementos químicos sendo que pelo menos um deles é metal.
Apesar da enorme variedade de metais existentes, a maioria não
é usada em estado puro, mas em ligas com outras propriedades
adicionadas o que se pretende com isto é reduzir o custo de
produção entre outras coisas.
Algumas indústrias como a automóvel, aeronáutica, ferroviária e a construção civil são as principais responsáveis pelo consumo de metal em grande escala. São também representativos os setores de eletrónica e comunicações, cujo consumo de metal, apesar de inferior, tem importância capital para a economia .
As ligas metálicas podem ser classificadas em basicamente dois tipos de ligas; ligas ferrosas e ligas não ferrosas.
O ferro é o constituinte principal. As ligas ferrosas são muito versáteis, no sentido em que elas podem ser adaptadas para possuir uma grande variedade de propriedades mecânicas e físicas. A desvantagem dessas ligas é que elas são muito suscetíveis à corrosão.
Aços com baixo teor de carbono, essas ligas contem geralmente menos que 0,25% de carbono, como consequência essas ligas são moles e fracas, porém possuem uma ductilidade e uma tenacidade muito boa. Aplicações típicas para este tipo de liga incluem os componentes de carcaças de automóveis e chapas usadas em tubulações, edificações e latas estanhadas.
Aços com médio teor de carbono: esses aços possuem concentrações aproximadamente de 0,25 e 0,60% de carbono. As maiores aplicações destas ligas se encontram em rodas de trens, engrenagens e outras peças de alta resistência.
Aços com alto teor de carbono: esses aços apresentam em média uma concentração de 0,60 a 1,4% de carbono. São mais duros, mais resistentes e, porem, os menos dúcteis dentre todos os aços de carbono. Esses aços são usados geralmente como ferramentas de corte, bem como para a fabricação de facas, laminas de serras para metais, molas e arames com alta resistência.
Facilidade no fabrico
Baixos custos de produção.
Imensidão de utilidades.
Elevada resistência mecânica.
Elevada rigidez. Facilidade na soldagem.
Suscetibilidade á corrosão.
Elevada densidade.
Baixa ductilidade.
Elevado peso.
As ligas ferrosas são as mais usadas, com 95% em peso da
produção mundial de metal. É indispensável devido ao seu baixo
preço e dureza, especialmente empregado em automóveis,
barcos e componentes estruturais de edifícios.
As ligas ferrosas são utilizadas na:
-Pontes
-Engrenagens
-Bicicleta
-Motores
-Linhas ferroviárias
-Correntes
Antes de serem levados ao alto-forno, o metal e o carvão são
previamente preparados para melhoria do rendimento e
economia do processo. O metal é transformado em pelotas e o
carvão é destilado, para obtenção do coque, dele se obtendo
ainda subprodutos carboquímicos.
No forno, o ferro se liquefaz e é chamado de ferro gusa ou ferro
de primeira fusão. Impurezas como calcário, sílica etc.. Formam a
escória, que é matéria-prima para a fabricação de cimento.
A etapa seguinte do processo é o refino. O ferro gusa é levado
para a acidaria, ainda em estado líquido, para ser transformado
em aço, mediante queima de impurezas e adições. O refino do
aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos.
Finalmente, a terceira fase clássica do processo de fabricação do
aço é a laminação. O aço, em processo de solidificação, é
deformado mecanicamente e transformado em produtos
siderúrgicos utilizados pela indústria de transformação, como
chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, barras etc.
Com a evolução da tecnologia, as fases de redução, refino e
laminação estão sendo reduzidas no tempo, assegurando maior
velocidade na produção.
São ligas que não possuem como principal constituinte o ferro. Ligas de
cobre: o cobre, quando não se encontra na forma de ligas, é tão mole e
dúctil que é muito difícil de ser usinado. As ligas de cobre mais comuns
são os latões, onde o zinco, na forma de uma impureza, é o elemento de
liga predominante. Ligas de cobre-zinco com concentrações
aproximadamente de 35% de zinco são relativamente moles, dúcteis e
facilmente submetidos à deformação plástica a frio. As ligas de latão que
possuem um maior teor de zinco são mais duras e mais resistentes.
Os bronzes são ligas de cobre com vários outros elementos, incluindo o
estanho, alumínio, o silício e o níquel. Essas ligas são relativamente mais
resistentes do que os latões, porém ainda possui um elevado nível de
resistência a corrosão. Alguns outros exemplos de ligas não ferrosas são as
ligas de alumínio, que são caracterizadas por uma densidade
relativamente baixa, condutividade elétrica e térmica elevada, e uma
resistência à corrosão em alguns ambientes comuns, com a atmosfera
ambiente. Liga de magnésio é caracterizada pela baixa densidade do
magnésio que é a mais baixa dentre todos os metais estruturais; dessa
forma suas ligas são usadas onde um peso leve é considerado importante,
como por exemplo, em tecnologia de ponta.
Dentre as suas vantagens, destacam-se:
Estética
Elevada condutibilidade elétrica
Grande durabilidade
Elevada impermeabilidade
Leveza
Elevada Maleabilidade
Pode ser reciclado inúmeras vezes
Resistência à corrosão
Grande Soldabilidade
Menor resistência mecânica
Pior resistência a temperaturas elevadas.
Condutor de calor e eletricidade
Excelente deformabilidade
Boa resistência à corrosão
Elevada versatilidade
Resistência mecânica satisfatória
Quanto maior o teor de zinco menor a resistência à corrosão
Quanto maior o teor de zinco maior a resistência mecânica, sem
queda apreciável na ductilidade.
Quanto maior o teor de zinco menor o preço do latão.
Temperatura máx. de emprego 200ºC
Temperatura mín. de emprego - 180ºC
Nos bronzes comerciais o teor de estanho varia de 2 a 10%
podendo chegar a 11% nas ligas para fundição
À medida que aumenta o teor de estanho, aumentam a dureza e
as propriedades relacionadas com a resistência mecânica, sem
queda da ductilidade
As propriedades são ainda melhoradas pela adição de até 0,40%
de fósforo, que atua como desoxidante; nessas condições, os
bronzes são chamados fosforosos.
Frequentemente adiciona-se chumbo para melhorar as
propriedades lubrificantes ou de antifricção das ligas, além da
usinabilidade. O zinco é da mesma forma eventualmente
adicionado, atuando como desoxidante em peças fundidas e
para melhorar a resistência mecânica.
Os bronzes possuem elevada resistência à corrosão, o que
amplia o campo de seu emprego.
Temperatura max. de emprego 370 Cº
Temperatura min. De emprego -180 Cº
Esse tipo de liga são muitos dúcteis e apresentam excelente
resistência à corrosão.
O teor de níquel varia, em média, de 5 a 45%, o manganês e o
ferro podem estar presentes até cerca de 2% cada elemento.
A medida que aumenta o teor de níquel, algumas propriedades
mecânicas são afetadas como a resistência mecânica, limite de
escoamento, limite de resistência à tração, dureza e limite de
fadiga a ductilidade sofre pouca alteração.
A aplicação de liga com 5% é na construção naval, em tubos
condutores de água do mar, circuitos de refrigeração a água e
serviços sanitários de navios.
A aplicação de liga com 10% em tubos e placas de
condensadores, aquecedores e evaporadores.
A aplicação de liga com 30% ocorre na construção naval e na
indústria química.
A aplicação de liga com 45% ocorre em elementos de
aquecimento na indústria elétrica.
Baixa densidade
Boa condução e reflexão do calor
Bom condutor de eletricidade
Baixa resistência mecânica do alumínio puro
Muita ductilidade.
Elemento de liga
Percentagem Típica
Vantagem Desvantagem
Cu 3 a 11% - confere alta resistência mecânica - facilita trabalho de usinagem
- diminui resistênciaà corrosão salina
- fragilidade a quente
Si 12 a 13% - aumenta fluidez na fundição - reduz coeficiente de dilatação - melhora a soldabilidade
- diminui usinabilidade
Mg > 8% - confere alta soldabilidade - aumenta resistência a corrosão em
meio salino - possibilita tratamento térmico de
ligas de Al-Si (melhora das características mecânicas)
- dificulta fundição devido a oxidação (borra) e absorção de impurezas (Fe e outros)
Zn 0,05 a 2,2% - sempre associado ao Mg - confere alta resistência mecânica - ligas auto temperantes - aumenta dutilidade
- diminui resistênciaà corrosão salina
- fragilidade a quente - alta contração em fundição
Mn 0,5 a 10,7% - como corretor - aumenta resistência mecânica a
quente
- pequena diminuição da dutilidade
Laminação a quente ou a frio (chapas e folhas)
Trefilação (fios)
Extrusão a quente ou a frio (perfis, barras, tubos sem costura)
Forjamento a quente ou a frio
Metalurgia do pó (peças delicadas de pequenas dimensões)
Estampagem (estruturas de carrocerias)
Embutimento (utensílios domésticos)
Fundição em coquilha
Fundição sob pressão.
Com este trabalho fiquei a compreender mais sobre este assunto muito
importante nos dias de hoje e muito relacionado com o nosso curso. Acho
que qualquer técnico de mecatrónica devia ter conhecimento do material
que trabalha e num veiculo automóvel ainda existem vários componentes
constituídos por ligas metálicas.