MATERIAIS E TECNOLOGIAS

12º ANO

ENSINO RECORRENTE

Unidade2: Tecnologias dos Materiais Metálicos

• Ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas que contêm dois ou mais

elementos químicos, sendo que pelo menos um deles é metal.

• Apesar da grande variedade de metais existentes, a maioria não é empregada em estado

puro, mas em ligas com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa,

entre outras coisas, reduzir os custos de produção.

• Ligas metálicas são materiais de propriedade semelhantes às dos metais e que contêm

pelo menos um metal em sua composição. Há ligas formadas somente de metais e outras

formadas de metais e semi-metais (boro, silício, arsénio) e de metais e não-

metais (carbono, fósforo).

• É interessante constatar que as ligas possuem propriedades diferentes dos elementos

que as originam. Algumas propriedades são tais como diminuição ou aumento do ponto

de fusão, aumento da dureza, aumento da resistência mecânica.

• Subclasse dos Metais:

- Ferro e Aço;- Ligas não ferrosas e Superligas (aplicações aeroespaciais);- Compostos inter-metálicos (materiais estruturais de alta temperatura).

• Exemplos de metais e ligas empregues frequentemente:

– Elementos metálicos “puros”: Ferro (Fe), Cobre (Cu), Zinco (Zn), Alumínio (Al), ...– Ligas metálicas: Aço, Aço inoxidável, Ouro de jóias, Amálgama dental (utilizada em

obturação), Bronze e Latão, Solda,…

• As Ligas Metálicas podem ser classificadas em 2 tipos de Ligas:

- Ligas Ferrosas- Ligas Não Ferrosas

• Carateristicas dos materiais metálicos:

- átomos organizados numa estrutura repetitiva regular (cristalina);- relativamente resistente;- denso;- maleável ou dúctil: alta plasticidade;- resistente à fratura: alta tenacidade;- excelente condutor de eletricidade e calor;- opaco à luz visível;- aparência com brilho metálico.

• Importância na Industria:

- As indústrias automobilísticas, aeronáuticas, navais, bélicas e de 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 quantitativamente inferior, tem importância capital para a economia contemporânea.

• Aplicações dos Materiais Metálicos:

- condução de eletricidade: fiação elétrica;- estruturas: construção civil, pontes, pavilhões industriais, etc.;- automóveis: corpo, chassis, molas, bloco do motor, etc.;- aeroplanos: componentes do motor, fuselagem, conjuntos de

trem de aterragem, etc.;- comboios: carris, componentes do motor, corpo, rodas;- máquinas e ferramentas: brocas, martelos, chaves de fendas,

laminas de serra, etc.;- materiais com memória de forma: próteses dentárias corretoras

de mau posicionamento;- maçanetas de portas;- catalizadores.

• Principais razões para aplicação dos materiais Metálicos:

Natureza da Propriedade Exemplos

Propriedades Físicas Condutividade elétrica e térmica, refratariedade, cor, brilho, densidade.

Propriedades mecânicas

Resistência em alta e baixa temperatura, conformabilidade, tenacidade, ductilidade, dureza.

Propriedades químicas

Suscetibilidade à corrosão (aquosa e oxidação em alta temperatura); Formação de ligas com outros metais e soldagem.

Conhecimento científico

De como conformar, como tratar (dar propriedades interessantes), etc.

Fatores de ProduçãoAbundância e oferta confiável de matérias primas; suprimento garantido, métodos extrativos conhecidos e processos de produção não poluentes.

Fatores ambientais Durabilidade, material reciclável, degradação rápida e sem perigos, produtos da decomposição conhecidos.

Fatores de custo De produção da mercadoria metálica, de manutenção e de reposição.

• Processos de obtenção das Ligas Metálicas:

• Processos de Fusão: Fundem-se quantidades adequadas dos componentes da

liga, a fim de que estes se misturem perfeitamente no estado líquido. A fusão é feita

em recipientes de ferro, de aço ou de grafite, em fornos de revérbero ou em fornos

elétricos. A massa fundida, homogénea, é resfriada lentamente em formas

apropriadas.

São tomadas precauções especiais para evitar a separação dos componentes da

liga durante o resfriamento, para evitar a oxidação dos metais fundidos, para

minimizar as perdas dos componentes voláteis, etc. Esse processo também pode ser

efetuado na superfície de um corpo. Assim, mergulhando-se folhas de ferro

em estanho fundido, forma-se na sua superfície uma liga de ferro e estanho. Obtém-

se, assim, a folha-de-flandres, também chamada lata.

• Processo de Compressão: O processo de compressão consiste em

submeterem-se misturas em proporções adequadas dos componentes a altíssimas

pressões. Esse processo é de importância na preparação de ligas de alto ponto de

fusão e àquelas cujos componentes são imiscíveis no estado líquido.

• Processo Eletrolítico: O processo eletrolítico consiste na eletrólise de uma

mistura apropriada de sais, com o fim de se efetuar deposição simultânea de dois ou

mais metais sobre cátodos. Exemplo: alumínio.

• Processo de Metalurgia Associada: O processo de metalurgia associada

consiste na obtenção de uma liga constituída de dois ou mais metais, submetendo-

se ao mesmo processo metalúrgico uma mistura dos seus minérios e etcs.

• Oxidação: A maioria dos metais tende a oxidar-se quando expostos ao

ar, especialmente em ambientes húmidos. Entre os vários procedimentos

empregados para evitar ou retardar a oxidação, os mais comuns são a

aplicação de pinturas protetoras, a formação de ligas com outros elementos

que reduzam ou eliminem tal propensão e a conexão a pólos elétricos que

impeçam a ocorrência do fenómeno. É interessante o caso do alumínio,

que, em presença do oxigénio, forma uma delgada película de óxido que

detém a oxidação.