trat.s tÉr.s ligas b 2ª aula 12.2

7/31/2019 TRAT.S TR.S LIGAS B 2 AULA 12.2

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CobaltoCONTINUAOLIGAS B


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Cobalto

O cobalto um elemento qumico, smbolo Co, nmeroatmico 27 e massa atmica 59 uma, encontrado emtemperatura ambiente no estado slido.

um metal de transio situado no grupo 9 (VIIIB).

O Co-60, radioistopo usado como fonte de radiaogama em radioterapia e esterilizao de alimentos.


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Cobalto

Influncia nas Propriedades : Forma carbonetos (fracamente) e no desloca a curva TTT. Influncia na estrutura : Aumento da dureza, da

resistncia trao, da resistncia corroso e eroso.

Aplicaes :Aos rpidos e elementos de liga em aosmagnticos.

Produtos : Lminas de turbina de motores a jato


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Cobalto

- No desloca a curva TTT;- Aumenta a dureza. Aumenta a resistncia trao,

resistncia corroso e eroso.

Aplicaes: Aos rpidos. Elementos de liga em aosmagnticos. Produtos: Lminas de turbina de motores a jato.

Brocas em ao com cobalto


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Cobalto

Cobalto eletroltico e cubo de 1 cm

Melhora a dureza quente usado em aos magnticos No desloca a curva TTT, ao contrrio de todos os

outros elementos de liga


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CobaltoAumenta a dureza do ao sob altas temperaturas.

Caldeira Simili 12HF


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Cobalto


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Vandio


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Vandio

smbolo V, nmero atmico 23 de massa atmica 51 uque, nas condies ambientes, encontrado no estadoslido.

Foi descoberto pelo mineralogista espanhol AndrsManuel del Ro, no Mxico, em 1801, num mineral de

chumbo.


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Vandio

O vandio um formador de carbonetos (forma VC) etem ao benfica nas propriedades mecnicas de aostratados termicamente, especialmente na presena deoutros elementos.

Ele precipita no revenido na faixa de 500 - 600 0 e pode

induzir endurecimento secundrio. O vandio em pequenas quantidades aumenta a

tenacidade pela reduo do tamanho de gro. Acima de 1% confere alta resistncia ao desgaste

especialmente para aos rpidos. Pequenas quantidades de vandio em combinao com

cromo e tungstnio aumentam a dureza ao rubro.


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Vandio

Vanadita, Pb5Cl(VO4)3


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Vandio

Refina a estrutura do ao, impedindo o crescimento dos gros.Forma carbonetos duros e estveis e usado em aos paraferramentas para aumentar a capacidade de corte e dureza emaltas temperaturas.


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Vandio


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Vandio

Ferramenta com vandio

Forma carbetos que soestveis a altastemperaturas

Inibe o crescimento de gro(0,03-0,25%) e melhoratodas as propriedades deresistncia sem afetar aductilidade


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Vandio


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O titnio um metal bastante leve e muito duro

Peso especfico: 4,5.Smbolo: Ti.

Nmero atmico: 22Massa atmica: 47,9.

Foi descoberto em 1791 por W. Gregor em pesquisas com a areiamagntica. Mais tarde M. H. Klaproth o encontrou no rutilo e em

1825 foi isolado por J. J. Berzelius.


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H alguns anos, devido ao grande espectro de cores

que possibilita, comeou a ser empregado em vriostipos de objetos. um metal que no pode ser facilmente soldado poisseu ponto de solda est entre 1.600 e 1.800C. Aindstria utiliza-se de gs argnio e maarico detungstnio para sold-lo.

Logo, em alguns tipos de peas sua solda invivel.Sua fixao costuma ser feita atravs de cravao,garras, rebites, parafusos, etc.


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SURGIMENTO DE CORES NO TITNIOExistem duas superfcies paralelas, a de xido e a do metal.

A camada de xido tem transparncia varivel conforme suaespessura.

A luz incide sobre a superfcie atravessando a camada dexido e atingindo a face refletiva do metal.

A luz desviada de volta superfcie passando pelacamada de xido novamente.

As diferenas na espessura nessa camada causam coresdiferentes aos olhos do espectador.


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Gama de cores que pode ser obtida no titnio (aproximaes):


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A elevada resistncia corroso fator decisivo para emprego em umavariedade de equipamentos industriais.

Componente importante de ligas com alumnio, molibdnio,mangans, ferro e outros metais. Ligas de titnio so leves esuportam altas temperaturas e, por isso, so empregadas em

avies, msseis, naves espaciais.

Dixido de titnio extensivamente usado em tintas, pelo altopoder de fixao.

Eixos de hlices e outras aplicaes, onde a resistncia corroso gua do mar necessria.


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Em termos genricos, pode-se dizer que o titnio metal evrias de suas ligas apresentam a benfica combinaode alta resistncia mecnica e trmica, alta resistncia corroso e baixa massa especfica e, portanto, usadosem aplicaes crticas, nas quais o conjunto dessaspropriedades importante.

Tetracloreto de titnio usado para fabricar vidrosiridescentes (as cores mudam de acordo com o ngulo deviso).Produz tambm intensa fumaa no ar e usado paracenas de efeito (no inofensivo, a fumaa se d pela

reao com a umidade do ar TiCl4 + 2H2O TiO2 +4HCl).Titnio e ligas so usadas em prteses sseas, implantesdentrios (biocompatvel).Tambm em instrumentos cirrgicos.


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ALOTROPIA DO TITNIOFASE Existe at 883CApresenta estrutura hexagonal compacta - HC

mole no plano base (compacto) e direescompactas.

FASE Existe a partir de 883CApresenta estrutura CCC dura e resistnte


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Chapas laminadas de titnio


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O titnio til emAviesMotor a jatoCarcaa submarina

Contineres de lixo nuclearPrtesesJias


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Nibio


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Nibioelemento de liga importante Niobium ou Colmbio Material estratgico - Aos microligados O Brasil tem as maiores reservas de Nibio Nmero Atmico: 41 Smbolo Qumico: Nb


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Histria do Nibio

O elemento 41 foi descoberto na Inglaterra em 1801,pelo qumico Charles Hatchett, que na poca odenominou de colmbio.

Posteriormente, o qumico alemo Heinrich Rose,

pensando haver encontrado um novo elemento ao separ-lo do metal tntalo, deu-lhe o nome de nibio emhomenagem a Nobe, filha do mitolgico rei Tntalo.

As informaes mais antigas sobre o uso de nibio datam

de 1925, referindo-se substituio do tungstnio naproduo de ferramentas de ao. No incio da dcada de 1930, o nibio passou a ser

utilizado na preveno de corroso intergranular emaos inoxidveis.


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Nibio

Ponto de fuso 2468C.

Pequenos teores deste elemento permitemaumentar o limite de resistncia e o limite deescoamento, pois promove o refino de gro e a

gerao de carbonitretos no interior do ao. O Nibio permiti utilizar menores teores de

carbono e de mangans, assim melhorando asoldabilidade e a tenacidade dos aos etomando-se a base de aos de alta resistncia ebaixa liga.


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Nibio Na dcada de 1950, com o incio da corrida espacial,

aumentou muito o interesse pelo nibio, o mais leve dosmetais refratrios. Ligas de nibio, como Nb-Ti, Nb-Zr, Nb-Ta-Zr, foram

desenvolvidas para utilizao nas indstrias espacial enuclear, e tambm para fins relacionados supercondutividade.

Os tomgrafos de ressonncia magntica paradiagnstico por imagem, utilizam magnetossupercondutores feitos com a liga NbTi.

As superligas aeronuticas tambm utilizam nibio. Destas, a mais importante o IN718, introduzida em 1966

e cujo aperfeioamento resultou numa famlia de superligasutilizadas nas turbinas aeronuticas e estacionrias mais

modernas.


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Nibio Outro desenvolvimento importante da dcada de 1950 foi o ao

microligado. Estudos conduzidos na Inglaterra -na Universidade de Sheffield e na

British Steel - e tambm nos Estados Unidos, tornaram o aomicroligado uma realidade industrial quando a Great Lakes Steelentrou no mercado, em 1958, com uma srie de aos contendo cercade 400 gramas de nibio por tonelada, exibindo caractersticas

(resistncia mecnica e tenacidade) que at ento somente podiamser obtidas com aos ligados muito mais caros.

A descoberta de que a adio de uma pequena quantidade denibio ao ao carbono comum melhorava consideravelmente aspropriedades deste, levou utilizao em grande escala do

conceito de microliga, com grandes vantagens econmicas para aengenharia estrutural, para a explorao de leo e gs e para afabricao de automveis.


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Nibio O Nibio um material muito raro na terra, s havendo a

ocorrncia de xido de Nibio (O5Nb2)no Brasil, noCanad e no Zaire, sendo que o Brasil detm mais de 95%das comprovadas e o nico produtor mundial.

Em Arax, Minas Gerais, esto situadas 460 milhes de

toneladas do minrio, com um teor mdio de 2,75% deNibio. Alm disso, h ocorrncias do minrio na Amaznia, as

quais devero duplicar as nossas reservas.

As reservas de Arax so suficientes para abastecer oMundo por500 anos! Essas reservas pertencem aCompanhia Brasileira de Metalurgia e Minerao CBMM, a qual tem o seu capital formado por 55% dogrupo Moreira Sales e 45% da Molycor Inc, subsidiria da

Unocal Corporation.


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Nibio

Foi considerado pelo governo americano materialestratgico e tem tido cada vez mais aplicaes natecnologia de ponta.

Todos os tomgrafos de ressonncia magntica utilizam

eletro-ims de altssima potncia feitos com ligas deNibio, supercondutores e as palhetas das turbinas a jatoe novos materiais utilizam tambm uma liga de Nibio.


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Nibio A dependncia mundial do Nibio brasileiro tal

importncia, que o governo americano, que j o tinhacolocado entre os materiais estratgicos maisimportantes, proibiu que se fizesse pesquisas com oNibio com verbas federais, temeroso de que sedescubra novas aplicaes tecnolgicas, que aumentem

ainda mais a dependncia dos EUA com o nosso Nibio. A exportao do Nibio isenta de IPI, de ICMS e de

todos os outros impostos, portanto, no gera renda para oPais ou para o Estado de Minas.

Est na hora de estabelecemos um imposto deexportao sobre esse material e que, com essesrecursos, financiemos as nossas pesquisas tecnolgicas,essenciais para o nosso desenvolvimento.

Fonte: Professor Sebastio Barreto Campello, Eng. Mecnico, pesquisador da UFPE

e Ex. assessor do Eng. Cid Sampaio.


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Nibio Utilizao: Nas ligas metlicas,o nibio adicionado ao ao inoxidvel

para conferir-lhe melhor resistncia, suportar temperaturasmais altas e reduzir a probabilidade do ao se danificar. Usado em ao destinados a soldagem e em aos inoxidveis

utilizados em construes de reatores nucleares, turbinas de

aeronaves a jato e na fabricao de magnetos paratomografias de ressonncia magntica. Em outras ligas, como a de nibio titnio,ele usado em

implantes cirrgicos e na extrao de ouro;

Tambm pode ser usado contra a corroso com cabosandicos de nibio platinizados para proteo catdica; Ou seja,o nibio usado desde a produo de turbinas

explorado, inclusive, pela NASA produo de jias elminas.


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Nibio

Usado em indstrias nucleares devido a sua

baixa captura de nutrons termais. Usado em soldas eltricas. Devido a sua colorao utilizado, geralmente

na forma de liga metlica, para a produo dejoias como, por exemplo, ospiercings.

Quantidades apreciveis de nibio soutilizados em superligas para fabricao decomponentes de motores de jatos ,subconjuntos de foguetes , ou seja,equipamentos que necessitem altas

resistncias a combusto. O nibio est sendo avaliado como uma

alternativa ao tntalo para a utilizao emcapacitores.


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Reserva Brasileira de Nibio


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Outros Elementos Qumicos ...


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Alumnio


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Alumnio

usado em pequenas propores, como desoxidante eagente de controle do crescimento dos gros.

Montanha de alumnio no Sunken Garden - Tkio


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Alumnio

utilizado principalmente como desoxidante noprocesso de refino do ao lquido.

Tambm combina com o nitrognio, reduzindo

sua suscetibilidade do ao ao envelhecimentopela deformao. Em pequenas adies , impede o crescimento

dos gros dos aos agindo com um bloqueador. Favorece, aps a laminao a frio seguida de

recozimento, uma textura adequada paraestampagem.


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ALUMNIO E SUAS LIGAS PRINCIPAIS IMPUREZAS

Ferro " reduz a trabalhabilidade (AlFe3) ! Silcio " aumenta a resistncia trao ! Cobre " aumenta a resistncia trao.

PRINCIPAIS ELEMENTOS DE LIGA Cu, Mg, Si, Zn, Ni, Ti, Cr, Co, Pb, Sn e outros.

Bobina de chapafundida

cap

Li d b


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Ligas de cobre

Elevadas condutividades eltrica etrmica

Boa resistncia corroso

Amagntico


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O cobre um metal vermelho-marrom, Tf= 1083C,p=8,96g/cm3 (a 20C), sendo aps a prata, o melhorcondutor de calor e de eletricidade.

O cobre apresenta ainda excelente deformabilidade. Boa resistncia a corroso. Boa resistncia mecnica. Boa usinabilidade. Cor decorativa. Propriedades Mecnicas: Recoz. LE 5 a 8 kgf/mm2, A - 48 a 50% Encr. LE 18 a 35 kgf/mm2, A 6 a 30%

METAL COBRE

C b


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Cobre

Melhora a resistncia corroso por agentes atmosfricos,se usado em teores de 0,2 a 0,5%.


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Cobre

Esta fotografia mostra umespecialista no uso de ferramentascom ponta de diamante para cortarmetais, inspecionando ascaractersticas fsicas de um molde,para assegurar a uniformidade desuas mais de 6000 ranhuras.


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PRINCIPAIS LIGAS DE COBRE

Cobre- Estanho (bronze)C

Cobre-Zinco (lates)C Cobre-Nquel-Zinco (alpaca)C Ni 68%- Cu 29%- Fe 2%- Mn 1% (monel)N dctil, resistente a altas temperaturas e a corroso.


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METAL ANTI-FRICO Bronze Fosforo 90,4 %Cu + 8,9 %Sn + 0,7 %P.

Metal Branco, Patente 5 %Cu + 85%Sn +10%Sb(Antimnio)1 .

BABBIT Bronzina com camada anti-frico, constituida

de chapa de ao revestida de Metal Branco.

Bronzinasde Biela

Soft, white metal, an alloy of tin, lead, copper, andantimony, used to reduce friction in bearings,

developed by the US inventor Isaac Babbit in 1839.


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Cobre e zinco em geral Utilizado desde munies de artilharia leveou pesada at abajures e joalheria

Lato


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Fsforo


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Fsforo considerado um elemento prejudicial, resultante do

processo de produo. Torna o ao frgil, efeito que se acentua com o aumento

do teor de carbono. Assim, os teores mximos permitidos devem ser

controlados com rigorem aos para aplicaesestruturais ou crticas.

E f


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Enxofre

f


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Enxofre, na maioria dos casos, um elemento indesejvel,oriundo do processo de produo.Se combinado com o ferro na forma de sulfeto, deixa oao quebradio.Entretanto, se combinado com o mangans no forma dorespectivo sulfeto, favorece a usinagem com a formao

de cavacos que se quebram facilmente.

Ch b


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ChumboNo se liga ao ao mas, quando adicionado, distribui-se

na estrutura em forma de partculas microscpicas, oque resulta em maior facilidade de usinagem.Entretanto, devido ao baixo ponto de fuso (cerca de327C), aos com chumbo no devem ser usados emtemperaturas acima de 250C.


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EFEITOS DOS ELEMENTOS DE LIGA

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ELEMENTO INFLUENCIA APLICAES PRODUTOS

NIQUEL Aumento da resistncia atrao

Construo mecnica, aoresistente a altastemperaturas

Peas para automveis,utenslios domsticos

MANGANS Resistncia ao choque eresistncia mecnica

Ao para construomecnica

Peas para automveis epeas para uso geral emeng. Mecnica

CROMO Resistncia a corroso,resistncia a altastemperaturas

Ao para construomecnica, ao inox, aosferramenta

Produtos para aindstria qumica,talheres, vlvulas, peaspara fornos

MOLIBDNIO Aumento da resistncia atrao, aumento da dureza a

quente

Aos-ferramenta, aos-rpidos

Ferramentas de corte

COBALTO Aumento da dureza, daresistncia a trao e daresistncia a corroso

Aos-rpidos, elementosde liga em aosmagnticos

Lminas de turbina demotores a jato

SILCIO Aumento da resistncia aoxidao em altastemperaturas

Aos para fundio emareia

Peas fundidas.


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Questes de concursos


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32- Petrobrs-2011

Todos os elementos de liga comumenteutilizados nos aos aumentam a suatemperabilidade, EXCETO o

(A) cobalto.(B) cromo.

(C) mangans.(D) nquel.(E) silcio.


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32- Petrobrs-2011

Todos os elementos de liga comumenteutilizados nos aos aumentam a suatemperabilidade, EXCETO o

(A) cobalto.(B) cromo.

(C) mangans.(D) nquel.(E) silcio.


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37 Petrobrs-2006-Engenheiro de equipamentos Pleno

Em uma aplicao na qual uma tubulao ser submetida presso interna de 150kgf/cm2 e temperatura de 300 C, foi indicado um tubo de ao liga ao Cr-Mo, com a

seguinte composio qumica:C=0,15% maxMn=0,30 a 0,60%S=0,030% maxP=0,030% maxSi=0,25% a 1,00%

Cr=8,00 a 10,00%Mo=0,9 a 1,10%

A seleo desse ao correta porque o Mo:(A) assegura resistncia fluncia e o Cr aumenta a resistnciamecnica e melhora a resistncia corroso.(B) assegura resistncia fadiga e o Cr assegura resistncia

corroso.(C) assegura resistncia fadiga e o Cr assegura resistncia fluncia.(D) aumenta a resistncia mecnica e o Cr assegura resistncia fluncia.(E) aumenta a resistncia mecnica e melhora a resistncia corroso e o Cr assegura resistncia fluncia.


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37 Petrobrs-2006-Engenheiro de equipamentos Pleno

Em uma aplicao na qual uma tubulao ser submetida presso interna de 150kgf/cm2 e temperatura de 300 C, foi indicado um tubo de ao liga ao Cr-Mo, com a

seguinte composio qumica:C=0,15% maxMn=0,30 a 0,60%S=0,030% maxP=0,030% maxSi=0,25% a 1,00%Cr=8,00 a 10,00%

Mo=0,9 a 1,10%

A seleo desse ao correta porque o Mo:

(A) assegura resistncia fluncia e o Cr aumenta a resistnciamecnica e melhora a resistncia corroso.(B) assegura resistncia fadiga e o Cr assegura resistncia corroso.(C) assegura resistncia fadiga e o Cr assegura resistncia fluncia.(D) aumenta a resistncia mecnica e o Cr assegura resistncia fluncia.(E) aumenta a resistncia mecnica e melhora a resistncia

corroso e o Cr assegura resistncia fluncia.


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ANEXOS

A ti i Sb


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Antimnio Sb

Antimnio Sb.O principal uso do metal como elemento de liga em placas de baterias dechumbo, em soldas, em estruturas metlicas e em latas.Seus compostos so usados em tintas prova de fogo, cermicas, esmaltes,vidros e borrachas.

Usado como liga, este semi-metal incrementa muito a dureza e a fora

mecnica do chumbo.Tambm empregado em diferentes ligas como peltre, metal antifrico(liga com estanho)

Cristal de antimnio de 2g

O antimnio tem uma crescente importncia na indstria de semicondutorespara a construo de diodos, detectores infravermelhos e dispositivos de efeitoHall.


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- Tecnologia de semicondutores usado, entre outros, em detectores

infravermelhos e diodos;

- Ligas com chumbo (1 20% de Sb) - aumenta a dureza do chumbo efacilita o trabalho com a liga;

- Soldas;

- Tinta esmalte para cermicas e vidros;

- Armas de fogo de pequeno porte e munio; - Sombra para os olhos

(maquiagem)- Revestimento de cabos;

- Alguns compostos usados em medicina;

- Baterias;

- Fabricao de compostos de antimnio

Sombra para olhos: presena de antimnio.

Como Soldar Antimnio "Zamak"


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Antimnio uma liga baseada em zinco e pequenaquantidade (porcentagem) de alumnio, magnsio, etc.,

tcnicamente chamado "Zamak.Esse material utilizado na fabricao de diversas peasde automveis, tais como: carburadores, maanetas, arosde buzinas, manivelas de janelas, grades de radiadores e

partes de fechaduras.

Como Soldar Antimnio - Zamak

PROCEDIMENTO DE SOLDAGEMO servio mais importante a remoo completa da pelcula de cromo emtorno da rachadura isto aproximadamente 5 a 10mm de ambos os lados daruptura.

Os consertos efetuados com m remoo do cromo, que impede a fuso dasduas partes, no so satisfatrios. necessrio tambm, deixar as faixas laterais bem limpas para que o pontode fuso do material possa ser observado.A perfeita remoo poder ser controlada com sulfato de cobre dissolvido. Oantimnio torna-se escuro e os restos de cromo continuam brancos.

ndio In


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ndio In. pouco usado: apenas em alguns processosde eletrodeposio e em ligas especiais

ndio In


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Aos Inoxidveis Ferrticos 409 em substituio do 430(fragilidade aps a soldagem. o elevado crescimento do

tamanho de gro, a formao parcial de martensita e aprecipitao de carbonitretos de cromo)

Utilizado no escapamento

SILENCIOSOS com ao AISI 430 (Ferrtico) na soldagem parcialmente Austentico a

altas temperaturas e precipita Martensitaquando resfriado rapidamente.

SOLUO: Substituir pelo ao AISI 409, cujaadio de Titnio ou Nibio elimina a formaode Austenita a altas temperatura devido a

formao de carbonitretos.


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