materiais de construção - metais

8/17/2019 Materiais de Construção - Metais

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C A P I T U L O 2 -

M a t

e r i a i s M e t Á l i c o s

I

Professor – Luis Ernesto Roca Bruno

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPACIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS

METAIS



M a t e r i a i s d e C

o n s t r u c a o

IMETAIS

- Propriedades mecânicas.- Tipos e suas ligas - emprego na construção civil.- Corrosão dos metais: oxidação e eletroquímica.- Aços – produção, tipos de aços, teor de carbono,microestrutura e tratamentos dos aços.- Aços para concreto armado – Especificações.- Aços para concreto protendido – Especificações

UNIDADE III

Propriedades mecânicas, emprego na construção civil, corrosão

Microestrutura

DIAGRAMA DE FASES



M

a t e r i a i s d e C o

n s t r u ç ã o C i v i l I

METAIS NATUREZAEstado Livre

Compostos(mais comum)Ex. Alumínio explorado sob a forma de bauxita(O2 Al2(OH)2 ou Al 2(OH)3, extração por eletrólise

INTRODUÇÃO

Exploração econômica em jazidas

Massa de substâncias minerais ou

fósseis, existentes na superfície ou nointerior da terra

Mina é a extensão de jazida concedida pelo governo

Supervisão do ministério de Minas e Energia

ReduçãoPrecipitação químicaEletrólise

Colheita

Céu aberto ou subterrânea

Subterrânea

A ferro

A fogo

Concentração

Separação do minério utilizável da canga

Mecânico

Químico

TrituraçãoClassificaçãoLevigaçãoFlotaçãoSeparação magnéticaLavagem,etc

UstulaçãoCalcinação

Obtenção dos metais

Mineração

Metalúrgia

Metal puro extraído do minério

Extração do minério da jazida



Extração a céu aberto



M a t e r i a i s d e C o

n s t r u ç ã o C i v i l

I

Utilização dos metais na construção civil

Liga Aços carbono Vergalhões para construção civil

Cobre fios elétricos

Ligas de alumínio Coberturas, revestimentos, esquadrias,...

Propriedade do Al : metal leve, massa específica: 2,56 – 2,67 Kg/dm3 Módulo de elasticidade: 7000Kg/mm2

Funde a 650-660°C excelente condutibilidade térmica e elétricaUsado na forma de laminado (lâminas ou chapas 6mm) e extrudado(tubular, fios, barras,...)

Latão (liga Cobre-Zinco variável 95% Cu: 5% Zn até 60% Cu : 40%Zn) Torneira, tubos,fechaduras,...Propriedade do latão: ductil e maleável a quente massa específica: 8,2 – 8,9 Kg dm3

Módulo de elásticidade só 5 -12 Kg/mm2

Bronze 85 a 96% cobre e 15 a 5% estanhoGrande dureza e densidade entre 7,8 – 9,2 Kg/dm3 módulo de elásticidade 6-10 Kg/mm2 Funde a 900 – 950°C

+ latão Metais sanitários

Zinco : Muito atacável por ácidos, densidade 7-7,2 Kg/dm3 e bastante tenaz, módulo de elásticidade

9500 Kg/mm2 usado principalmente para coberturas e revestimentos( calhas, condutores de fluidos)





I

PREPARO DE LIGASProcesso de fusão

Mistura de componentes fundidos na PROPORÇÃO desejadaTambém pode ser mistura de um metal infusível pulverizado com outro fundido

Utilização de metais na Construção civil

Ligas metálicas

Formação de fases especificas que proporcionamcaracterísticas mecânicas especificas





I

DIAGRAMA DE FASESConceitos Fundamentais para entendimento das ligas metálicas

FASE: Porção homogênea de um sistema características físicas e químicasuniformes. Todo o material puro representa uma fase

Microestrutura de uma liga depende do número de fases presentes, proporções e como estas fases estão distribuidas.

METALOGRAFIA: Estudo da microestrutura (nº, tipo e quantidade de fases presentes) apóspolimento e ataque químico apropriado.

Conceito de equilíbrio entre fases Constância das características das fases

Ex: água/açucar (35%/65%) 20°C 100°C ?





I

Quais fases estão presentes?

Ponto temperatura-composição

Uma liga 60% Ni a 1100 °C

Que fase estaria presente?

Uma liga 40% Ni a 1250 °C

Que fase estaria presente?



Quais as composições destas fases?



I Região monofásica

Região bifásica

Composição das fases= composição global

Método da linha de amarração ou isoterma1) Construir linha de amarração

2) Anotar intersecção da linha com as fronteirasCurva Liquidus/ Curva sólidus

3) Linha perpendicular leitura das composições

Informar composição das duas fases





I

Composição da fase Líquida Composição da fase sólida





I

Quais as proporções ou frações destas fases?

Região monofásica

Região bifásica

Existência de somente 1 fase

FRAÇÃO DA FASE =1,0PERCENTUAL 100%

Ponto A : 100% fase alfa

Regra da alavanca inversa

Proporção líquido

Proporção Sólido

Ponto B

Comprimento das retas de amarração





I

Em ligas multifásicas é mais conveniente expressar a fração das fases em vez defração mássica, em fração volumétrica.

Exemplo liga que consiste das fases alfa e beta:

Conversão fração mássica em volumétrica Conversão fração volumétrica em mássica

Obs: Quando as densidades das duas fases forem próximas as frações mássicas e volumétricas serão próximas,quando diferirem bastante as frações volumétricas e mássicas se diferenciaram bastante





I

Desenvolvimento de

microestrutura de uma

liga sob condições de

equilíbrio

RESFRIAMENTO LENTO-Equilíbrio entre fases mantido

Nenhuma alteração composicional até atingir acurva liquidus

Composição [L(35Ni)]

(b) Composição Global inalteradaapenas redistribuição das fases

(c)

(d) Processo de solidificação virtualmente

inalterado

Cruzando linha solidus restante de liquido se solidifica





I

Desenvolvimento de microestrutura de uma liga fora das

condições de equilíbrio

Redistribuição de fasesdurante resfriamento

Reajustes de composiçõesdependente do tempo

Coeficiente de difusão nafase sólida é lento

Deslocamento na

curva solidus para

maiores teores de Ni



Por que se observa alteração na curva solidus e não se observaalteração na curva liquidus?

O equilíbrio é mantido na fase liquida durante o resfriamento, resultado da taxa de difusão

suficientemente rápida nesta fase

O processo desolidificação fora do

equilíbrio é atingidoem e’

Observe microestruturas

Distribuição dos

grãos não uniforme

Ocorrem gradientesde concentração

Fenômeno de

segregação

Centro do grão:primeira fase asolidificar – rico noelemento de maior

ponto de fusão



As propriedades de uma estrutura sazonada são inferiores

A medida que uma peça é aquecida

Contornos de grãos fundem primeiro gerando perdas nas propriedadesmecânicas;

Além disso a fusão pode ocorrer a uma temperatura inferior



DIAGRAMA DE FASES UTÉTICO BINÁRIOLiga Cobre-pratal

3 regiões monofásicas!

CFCCFC

Solubilidade destas fases limitada a BEGLimite de solubilidade alfa – CBA CB curva solvus BA curva solidusT° fusão cobre ponto A

3 regiões bifásicas!





I

Ponto invariante (TE, CE)

779°

c, 71,9 % Ag

A medida que prata é adicionada ao cobre, a Tº na qualtorna-se totalmente liquida a liga diminui ao longo da curva

liquidus AE. O mesmo não ocorre ao longo da curva liquidusEF.



Eutético significa facilmente fundido

Três fases em equilibrio porém somente na isoterma eutética





I

EXERCÍCIO

Entregar

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