UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Escola de Minas - DECIV

Engenharia Civil Materiais de Construo II

Ligao Metlica Eltrons da ltima camada do origem a nuvens eletrnicas Eltrons livres entre ctions de metais

Agregado de ctions mergulhados em um mar de eltrons livres

Rede Cristalina Disposio geomtrica dos tomos que se repete

regularmente no espaos;

Os ons metlicos se distribuem nos reticulados unitrios cristalinos;

A estrutura dos reticulados cristalinos compacta e altamente estvel;

A estrutura cristalina deforma-se com facilidade.

Dureza Resistncia a deformaes

permanentes;

Relao com a fora de ligao dos tomos;

Mais duro: CROMO (Cr);

Mais brandos: ALCALINOS (Li, Na, K, Ca). Durmetro HB

Medio de Dureza Brinell

Dureza

Densidade

Variao da densidade dos diferentes tipos de materiais

Pontos de Fuso e Ebulio Normalmente elevados

Tungstnio (W): PF = 3410 C; PE = 5927 C Mercrio (Hg) PF = 39 C; PE = 357 C

Maleabilidade

Capacidade de formar lminas; Os metais so na sua maioria

maleveis.

ouro

Ductilidade Capacidade de formar fios.

Condutividade Bons condutores trmicos e eltricos Destaques: Au, Ag, Al e Cu

Resistncia Mecnica Resistncia Trao:

medida submetendo-se o material uma carga ou fora de trao, paulatinamente crescente, que promove uma deformao progressiva de aumento de comprimento.

NBR-6152 para metais Compresso:

Escoamento Deformao do metal

mesmo sem o acrscimo de tenso;

Deformaes de

natureza plstica.

Resistncia Mecnica

Tenacidade: Corresponde capacidade do material de absorver energia at sua ruptura

Corroso Tendncia do metal de voltar a forma mais estvel

Metais Ferrosos:

Metais No Ferrosos:

Minrio: Galena (PbS)

Tubos e artefatos de canalizaes

Impermeabilizao de coberturas;

Chapas soldadas;

Apoios de peas submetidas a vibraes;

Mquinas, pontes;

Fabricao de tintas.

Aplicaes

Ligas contendo chumbo

Solda de encanador - 2/3 chumbo e 1/3 estanho, Sn.

Empregado em tubos e artefatos para canalizao, absorventes de choques.

Minrios: Calcopirita (CuFeS2) e Cuprita (Cu2O)

Metal de cor avermelhada, muito dctil e malevel, embora duro, pode ser reduzido a laminas e fios extremamente finos.

Aplicaes

Ponto de fusao entre 1050 e 1200C;

Densidade relativa entre 8,6 e 8,96;

Ruptura trao entre 20 e 40 Kgf/mm;

Indstria de tintas (Fungicida);

Condutores eltricos (Fios e cabos);

Instalaes de gua quente e de gs;

Revestimento de paredes e ornatos diversos.

Ligas contendo cobre Bronze - Cu-Sn 85% a 95% de Cobre

Usado na construo de ferragens e ornatos;

de difcil oxidao,

muito duro, mas bastante flexvel.

alta condutibilidade trmica;

Muitas vezes a liga tem tambm zinco e chumbo.

Ligas contendo cobre

Lato - Cu-Zn 60% a 95% de cobre

Dctil e malevel a quente. Dificilmente se oxida e muito resistente. Mais estvel no ar que o cobre Pode adquirir belo polimento. muito empregado em ferragens:

torneiras, tubos, fechaduras, ornatos, ferragens de esquadria, metais sanitrios.

Minrio: Esfarelita (sulfeto de zinco)

Metal cinza-azulado

Aplicaes

Ponto de fuso 400C;

Densidade relativa 7 e 7,2g/cm;

Resistncia trao 16kgf/mm;

Baixa resistncia a cidos;

Fabricao de ligas

Proteo superficial do ao Galvanizao

Telhas e calhas para coberturas

Pigmento de tintas

Torneiras, tubos e fechaduras

Minrio: Cassiterita

Aplicaes

Como substituto do chumbo;

Na proteo superficial do ao, pois de difcil oxidao;

Folhas de Flandres.

Minrio: Bauxita (Al2O3 . H2O)

Cadeia de Produo

Caractersticas e Propriedades Leve e Verstil (densidade relativa entre 2,56 e 2,67

g/cm);

Ruptura trao entre 8 e 14 Kgf/mm - temperado: 50Kgf/mm.

Se funde a 600 a 650C;

Excelente condutividade eltrica e trmica;

Difcil a soldagem;

Resistente ; Durvel;

No oxida - enferruja;

Permite belo acabamento; Fcil manuteno; Caro.

Aplicaes esquadrias (portas e janelas),

forros,

divisrias, acessrios para banheiros,

estruturas pr-fabricadas,

elementos decorativos de acabamento

Transmisso de energia eltrica.

Extrudados

Aplicaes

Lminas e chapas, lisas ou lavradas, estampadas, corrugadas, vincadas ou estiradas

Telhas e fachadas

Tintas

Condutividade e Resistncia Eltrica Os metais puros apresentam maior condutividade que as ligas; Os eltrons movimentam-se mais facilmente em meio homogneo;

(99,98% de pureza): Utilizado como condutor eltrico

( 60% de Ni + 40% de Cr):

Utilizada como resistncia de chuveiro Resistncia eltrica 12 vezes maior que o Ni e 8 vezes maior que o Cr.

Resistncia Mecnica As ligas superam os metais puros porque a presena de

outros tomos no reticulado cristalino dificulta a deformao da estrutura.

O ao 3 vezes mais resistente trao que o ferro puro.

Dureza So mais duras que os metais componentes;

Entretanto, no so to maleveis.

Ferro com alto ndice de carbono duro e quebradio.

Minrio de Ferro:

Hematita e

Magnetita

Obtm-se o ao abaixando-se a porcentagem de carbono do ferro gusa.

A porcentagem de carbono no ao varia entre 0,05% a 1,7%.

Caractersticas e Propriedades

Representa 90% dos metais consumidos;

Alta Resistncia ( impacto, corroso, desgaste);

Baixo custo;

Flexvel;

Liberdade no projeto de arquitetura: Maior rea til;

Compatibilidade com outros materiais;

Menor prazo de execuo;

Organizao do canteiro de obras;

Caractersticas e Propriedades

Racionalizao de materiais e mo-de-obra;

Alvio de carga nas fundaes;

Garantia de qualidade;

Antecipao do ganho;

Preciso construtiva.

Diagrama tenso x deformao diferentes teores de carbono

H duas classes gerais de aos:

os aos ao carbono;

os aos especiais ou aos-liga.

Ao Carbono

So os que contm alm do ferro, pequenas porcentagens de:

carbono, mangans, silcio, enxofre e fsforo.

Os elementos mais importantes: ferro e Carbono.

mangans e silcio melhoram a qualidade do ao,

enxofre e fsforo so elementos prejudiciais.

A quantidade de carbono define a resistncia do ao:

Um ao com 0,50% mais resistente que um ao com 0,20% de carbono.

Produo do Ao 3 etapas metalrgicas:

Reduo

Refino

Laminao

Produo do Ao

No processo de reduo, o ferro se liquefaz e chamado de ferro gusa ou ferro de primeira fuso. Impurezas como calcrio, slica etc. formam a escria, que matria-prima para a fabricao de cimento.

Produo do Ao

A etapa seguinte do processo o refino. O ferro gusa levado para a aciaria, ainda em estado lquido, para ser transformado em ao, mediante queima de impurezas e adies.

Produo do Ao Na laminao o ao, em processo de solidificao,

deformado mecanicamente e transformado em produtos siderrgicos utilizados pela indstria de transformao, como chapas grossas e finas, bobinas, vergalhes, arames, perfilados, barras, etc.

Formas comerciais do Ao

Folhas de Flandres: So chapas finas de ao cobertas por leve camada de estanho, para no oxidar, obtida por imerso ou deposio eletroltica.

Chapas Galvanizadas: So chapas finas de ao revestidas com zinco. a imerso da chapa em um banho de zinco fundido.

Chapas Lisas Pretas: So chapas de ferro fundido, pretas, lisas, laminadas a quente e a frio.

Ao Galvanizado

Mais resistente;

Possui a mesma composio qumica do carbono mas revestido por uma camada de zinco.

Usado em calhas para coleta d'gua e alguns tipos de tubulao.

Ao Carbono

os aos com porcentagem acima de 0,35% de carbono podem ser endurecidos por um processo de aquecimento e resfriamento rpido denominado tmpera.

Ao Carbono

Trefilao: Para a fabricao de CA60 o processo utilizado pode ser

o de Trefilao ou a Laminao a Frio.

O que so barras e fios? Qual a principal diferena entre ambos?

Na norma, barras so produtos obtidos por Laminao a Quente, com dimetro nominal de 5,0 mm ou superior.

CA25 e CA50 so denominados BARRAS.

Os fios so produtos de dimetro nominal inferior a 10 mm obtidos por Trefilao ou Laminao a frio. Todo o CA60 denominado FIO.

As principais caractersticas das barras e fios de ao definidas em norma so:

Massa linear

Propriedades mecnicas

Dobramento

Nervuras e entalhes

Massa linear

Propriedades Mecnicas

Ensaio de Trao:

Digrama Tenso x Deformao com e sem patamar definido

e indicao de 0,2 e 0,5%

Dobramento O corpo de prova do material submetido a um dobramento

de 180 em pino de dimetro padronizado;

avaliado a presena de quebra ou fissura na regio dobrada.

Este ensaio tenta reproduzir as condies em que os materiais sero utilizados nas obras.

Nervuras e Entalhes

Ao Cortain Superfcie oxidada e impermevel, que veda a entrada de

umidade e impede o avano da ferrugem;

Mais caro que o ao comum,

Bonito, com aspecto patinado, envelhecido e cor acobreada;

Dispensa o uso de produtos protetores.

Aplicaes

Aos Perfilados: Ao fundido, laminado, apresentado em forma de barras redondas, quadradas, retangulares, perfis L, T, I, U;

Arames e Telas: Os arames so finos fios de ao laminado, galvanizados ou no;

Pregos: So fabricados a partir de arame galvanizado em mquinas apropriadas que cortam o arame e moldam a ponta e a cabea do prego.

1 a 10% de Nquel- Resistem bem ruptura e ao choque, quando temperados e revenidos. Usos- peas de automveis, mquinas, ferramentas,

etc.

10 a 20% de Nquel- Resistem bem trao, muito duros - temperveis em jato de ar.

20 a 50% de Nquel- Resistentes aos choques, boa

resistncia eltrica, etc. Usos- vlvulas de motores trmicos, resistncias

eltricas, cutelaria, instrumentos de medida, etc.

Aos Nquel

at 6% Cromo- Resistem bem ruptura, so duros, no resistem aos choques.

Usos- esferas e rolos de rolamentos, ferramentas, projteis, blindagens, etc.

11 a 17% de Cromo- Inoxidveis. Usos- aparelhos e instrumentos de medida, cutelaria, etc.

20 a 30% de Cromo- Resistem oxidao, mesmo a altas temperaturas. Usos- vlvulas de motores a exploso, fieiras, matrizes, etc.

Aos Cromo - inox

Principais Atributos do Ao Inox Resistncia corroso;

Resistncia mecnica superior aos aos de baixo carbono;

Facilidade de limpeza / baixa rugosidade superficial;

Aparncia higinica;

Material inerte: no modifica cor,sabor ou aroma dos alimentos;

Facilidade de conformao;

Facilidade de soldagem / unio;

Principais Atributos do Ao Inox

Mantm suas propriedades numa faixa muito ampla de temperatura, inclusive muito baixas;

Acabamentos superficiais variados;

Relao custo/benefcio favorvel;

Baixo custo de manuteno;

Material 100% reciclvel.

Fatores importantes para a seleo do tipo de ao inox

Um dos fatores mais importantes o ambiente em que o metal vai ser instalado:

Industrial: presena de dixido de enxofre ou

gases liberados por indstrias qumicas: podem formar cidos condensados potencialmente perigosos.

Litoral: reas com presena de atmosfera martima ou bruma. Presena de cloretos.

8 a 25% Cromo, 18 a 15% de Nquel- Inoxidveis, resistentes ao do calor, resistentes corroso de elementos qumicos.

Usos- portas de fornos, retortas, tubulaes de guas salinas e gases, eixos de bombas, vlvulas e turbinas, etc.

Aos Cromo-Nquel

7 a 20% de Mangans- Extrema dureza, grande resistncia aos choques e ao desgaste.

Usos- mandbulas de britadores, eixos de carros e vages, agulhas, cruzamentos e curvas de trilhos, peas de dragas, etc.

Aos Mangans

1 a 3% de Silcio- Resistncias ruptura, elevado limite de elasticidade e propriedades de anular o magnetismo.

Usos- molas, chapas de induzidos de mquinas eltricas, ncleos de bobinas eltricas, etc.

Aos Silcio

1 silcio, 1% de Mangans- Grande resistncias ruptura e elevado limite de elasticidade.

Usos- molas diversas, molas de automveis, de carros e vages, etc.

Aos Silcio-Mangans

1 a 9% de tungstnio- Dureza, resistncia ruptura, resistncia ao calor da abraso (frico) e propriedades magnticas.

Usos- ferramentas de corte para altas velocidades, matrizes, fabricao de ms, etc.

Aos Tungstnio

Propriedades magnticas, dureza, resistncia ruptura e alta resistncia abraso, (frico).

Usos- ms permanentes, chapas de induzidos, etc.

No usual o ao cobalto simples.

Aos Cobalto

8 a 20% de tungstnio, 1 a 5% de vandio, at 8% de

molibdnio, 3 a 4% de cromo

Excepcional dureza em virtude da formao de carboneto, resistncia de corte, mesmo com a ferramenta aquecida ao rubro pela alta velocidade.

A ferramenta de ao rpido que inclui cobalto, consegue usinar at o ao-mangans de grande dureza. Usos- ferramentas de corte de todos os tipos para altas

velocidades, cilindros de laminadores, matrizes, fieiras, punes, etc.

Aos Rpidos

0,85 a 1,20% de alumnio, 0,9 a 1,80% de cromo-

Possibilita grande dureza superficial por tratamento de nitrelao - (termo-qumico).

Usos- camisas de cilindro removveis de motores a exploso e de combusto interna, virabrequins, eixos, calibres de medidas de dimenses fixas, etc.

Aos Alumnio-Cromo

Patologias Corroso localizada;

Corroso generalizada;

Deformaes excessivas;

Flambagem local ou global;

Fraturas e propagao de fraturas;

Proteo dos aos contra a corroso

A oxidao resulta de fenmenos eletrolticos que formam o xido de ferro, que poroso, e que permite a continuao do processo.

A oxidao favorecida pela presena de cidos e bases.

Para a proteo do ferro seja eficaz necessrio limp-lo previamente, quer por processos mecnicos ou qumicos.

Pinturas A pintura o processo de proteo do ao contra a

corroso utilizado em todos os casos em que no se apresentem dificuldades particulares devidas s

finuras das arestas, extenso das superfcies ou a condies de exposies severas.

Na elaborao de um sistema de pintura devem ser considerados dados como: o meio ambiente e sua agressividade, o tipo de tinta, a preparao da superfcie, A seqncia de aplicao, o nmero de demos, as espessuras,

o tipo de aplicao e as condies de trabalho a que estar submetida a superfcie.

Durante sua aplicao, a superfcie dever estar isenta de p, carepas, ferrugens, leos ou graxas e a unidade relativa do ar no dever estar superior a 85%.

Metalizao

Consiste na proteo do ao/ferro recobrindo-o com delgadas capas de outros metais, mais Nobres.

Um dos processos de metalizao a galvanizao com obteno do ao ou ferro galvanizado.

Executa-se por imerso de peas em banhos de zinco fundido (galvanizao) ou por processos de eletrlise (galvanoplastia), sendo o ctodo a pea a revestir e o nodo o metal de recobrimento puro.

Metalizao Outra possibilidade ainda a

pulverizao.

Estes revestimentos tambm podem ser em nquel, cromo, estanho, chumbo ou cobre.

Metalizao

necessrio que a camada seja espessa visto que o poder de proteo do zinco mais ou menos proporcional sua espessura. Todas as operaes de fabrico, em particular as dobras e soldaduras devem ser efetuadas antes da zincagem.

Encamisamento ou Recobrimento

Concreto: recobre os elementos de ao

O envolvimento com o concreto muito utilizado para proteger as instalaes porturias de ao s mars e situadas abaixo do nvel do mar.

obras expostas a uma atmosfera corrosiva (fbricas deprodutos qumicos).

proteger o ao contra a abraso e, naturalmente, contra incndios

A resistncia do beto deve ser da ordem dos 25 MPa, no mnimo, dada a resistncia estar associada compacidade (logo estanquidade).

Encamisamento ou Recobrimento

nata de cimento;

Materiais betuminosos;

Polmeros poliuretano.

Encamisamento ou Recobrimento

Concreto: recobre os elementos de ao

O envolvimento com o concreto muito utilizado para proteger as instalaes porturias de ao s mars e situadas abaixo do nvel do mar.

obras expostas a uma atmosfera corrosiva (fbricas deprodutos qumicos).

proteger o ao contra a abraso e, naturalmente, contra incndios

A resistncia do beto deve ser da ordem dos 25 MPa, no mnimo, dada a resistncia estar associada compacidade (logo estanquidade).

Light Steel Frame

Steel Deck