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I.M.P.V 1 índice Introdução Metais Metais ferrosos Ferro comercial Diferentes tipos de aços Fundições Metais não ferrosos Conclusão Bibiliografia INTRODUÇÃO Neste nosso trabalho havemos de debruçar a cerca dos materiais ferrosos e não ferrosos. Pretendemos ser curtos e objetivos naquilo que concerne a nossa matéria METAIS Metal é o nome genético que se da um elemento químico mais ou menos maleável, dúctil, fusível e bom condutor de corrente elétrica de calor. Os metais são os materiais mais usados nas construções mecânicas e diferenciam-se dos corpos não metálicos, por uma serie de características que lhe são propiás e que permite reconhece-los entre os outros. Eles ligam-se para obter uma maior resistência aos esforços mecânicos. Em alguns casos o brilho pode não ser detectado a primeira vista, mas apresenta-se sempre numa superfície metálica recém cortante, embora em alguns metais esse brilho desapareça imediatamente, devido ao efeito da oxidação quando em contato com a atmosfera. As características diferenciadoras mas conhecidas dos metais são as seguintes: A condutibilidade térmica, a condutibilidade elétrica e o brilho. A condutibilidade térmica e a elétrica são propriedades que os corpos têm de deixar passar com maior ou menor facilidade o calor e a eletricidade. Os metais estão subdivididos por dois grupos que são: Metais ferrosos e metais não ferroso. METAIS FERROSOS O ferro é o metal mas conhecido e mais correntemente utilizado, no seu estado de ferro puro possui poucas aplicações industriais. Correntemente emprega-se fundido sob a forma de ligas (ferro vazado). Geralmente estas formas comerciais de ferro contem em maior ou menor quantidade, como impureza, outros elementos principalmente o manganês o fosforo e o enxofre. Ferro é puro é um metal macio, branco acinzentado, muito maleável e dúctil e muitíssimo tenaz. O seu calor específico é de 0,113 o seu peso específico é de 7,675 e o seu ponto de fusão é aproximadamente 1540º.Para sua obtenção utilizam-se processos eletrolises especiais mas como já dissemos os seus interesses práticos é reduzido. O ferro puro é difícil de obter e pouco utilizado. Na indústria empregam-se diferentes ligas de ferro, especialmente ligas de ferro e carbono que contém alem desses elementos principais, outros que se apresentam como impurezas ou que se lhes adicionam para lhes conferir qualidades especiais. As ligas de ferro e carbono classificam-se na prática em três grupos: ferro comercial, o aço e a fundição. Ferro comercial O ferro comercial caracteriza-se além do seu baixo teor de carbono, pela sua incapacidade de endurecimento por têmpera sendo esta propriedade que se utiliza como referência para distingui-lo do aço nas normas de materiais de muitos países. O ferro forja-se com facilidade e pode soldar-se por se próprio no forjamento. Obtém-se ou pelos processos de forja catalã e semelhantes e desuso sem chegar a fundir, ou por meio dos convertedores Bessemer e Thomas e no forno siemeus-martins eliminando-se nestes a maior quantidade possível de carbono sendo presentemente os mais correntemente utilizados. O ponto de fusão do ferro é de aproximadamente 1500º. Sob a forma de laminado a sua estrutura é fibrosa, com as fibras orientada no sentido das laminagens. O seu alongamento em percentagem até a rotura é muito variável, conforme o seu grau de pureza e pode chegar até 30% (relação I=7,25d) e a sua resistência a rotura por tração é de 30 a 35kg/mm2. As impurezas mas corrente, é incluída entre as prejudiciais, são o enxofre, o fosforo e o arsénio. O enxofre torna o ferro frágil em quente quando o seu teor é superior a 0,025% não sendo então indicado para forjamento, dado que se produzem fendas e roturas. O fosforo e o arsénio tornam o ferro frágil em frio. Se o teor do fosforo for inferior a 0,03%, reduz pouco a tenacidade, mas com teores superiores, embora inferiores a 0,07%, o ferro torna-se frágil. Outras impurezas sempre contidas no ferro mas que em sertãs medidas constituem elementos que melhoram as suas propriedades, são o cilicio, que ate um teor de 0,03%tornam o ferro mas maleável, e o manganês que lhe da maleabilidade e dureza. Diferentes tipos de aços Dá-se o nome de aços em geral as ligas de ferro e carbono, como um teor de carbono que varia entre 0,25 e 1,5%.uma característica própria dos aços é a sua possibilidade de temperatura, isto é, o seu endurecimento quando se aquecem a uma determinada temperatura e se refecem rapidamente a partir dessa temperatura, mergulhando-os por exemplo em óleo, petróleo ou agua. As características ou propriedades mecânicas dos aços são diferentes consoantes e quantidade de carbono contida, como se vera mas adiante. Além da quantidade de carbono contida num aço, também inflem nas suas características mecânicas, as quantidades de outros elementos que possa conter na sua composição, tais como o cilícios e o manganês. Por outro lado, para melhor as características mecânicas ou para conferir-lhe propriedades especiais, acrescentam-se, aos aços, quantidades mais ou menos importantes de diferentes metais, tais como níquel, crómio, molibdénio, volfrâmio, vanádio, titânio, cobalto e outros. As diferentes quantidades de carbono que podem conter os aços e, por outro lados, os diferentes tipos e quantidades de outros elementos que se lhe possa adicionar para modificar as qualidades, levem existência, no mercado, de aços de características muito diversas, cada um dos quais com determinadas aplicações para as quais é mais adequado que os outros. Esta grande variedade de aços pode classificar-se em diferentes grupos, conforme a sua composição ou conforme as suas aplicações. Segundo a sua composição é costume dividir os aços em dois grupos: - Aços-carbono - Aços especiais ou aços ligas Chamam-se aços-carbono aqueles só se deve considerar carbono como formado liga com o ferro e em que, embora existam elementos além do carbono, esses estão contidos em quantidade cientimente piquenas para que não influam praticamente as características. Pelo contrário, chamam-se aços-liga, quando na sua composição existam, além do carbono, outro ou outros elementos citadas as quantidades apreciável, para que as características dos aços sejam diferentes das que apresentariam um aço carbono com quantidade destes elementos. Dentro do grupo dos aços ligas e costumes estabelecer outras conforme a aplicação a que se destinam principalmente sugerindo grupos seguintes: - Aço liga para construção. - Aço liga para ferramenta. Os aços liga para construção são aqueles que se destinam fatalmente a fabricar as diferentes peças das máquinas, motores, canismos, enquanto que os aços liga para ferramenta são aqueles de melhor aplicação e a fabricação de instrumentos ou ferramentas trabalham fundamentalmente por cortes, choque ou percussão. Diferente tipo de aços carbono e suas aplicações praticas. Na prática, os aços carbónicos classificam-se em diversas categorias são fabricados pelas diferentes fábricas com nomes ou marcas diferentes adaptando-se no entanto todos no geral, mas ou menos a um tipo de utilizações e aplicações. Pode considerar-se na generalidade diferentes tipos de aços carbonos são os seguintes: -aço extra- macio, com aproximadamente 0,10% de carbono -aço macio, com aproximadamente 0,15% de carbono -aço semi- macio aproximadamente 0,30% de carbono -aço semi-duro, com aproximadamente 0,50% de carbono -aço duro, com aproximadamente 0,60% de carbono -aço extra dura, com mas de 0,65% de carbono FUNDIÇÕES Ao falar dos diferentes tipos de material ferrosos, fundamentalmente composto por ferro e carbono, observamos que os productos deste tipo que continham mais de 1,7% de carbono se chamavam fundições. A fundicao tambem se da os nomes de ferro fundido e ferro vasado. Como material de contruição mecânica, a fundicao possui uma grande importancia, dado que ten um grande nº de aplicacoes, especialmente quando se trata de obter peças de forma complicadas ou peças de grandes dimensões que nao estao submetidas a grandes esforços de tracção, flexao ou fadiga dorante o funcionamento. Estas peças obten-se pelo processo de fundição. Como ja endicamos, as fundições diferenciam-se fundamentalmente dos aços pelo seu maior teor de carbono; na pratica, o teor de carbono varia entre 2,5 e 4,5%. Tambem se destiguem por possuir teores mais elevados de silicios, manganés, fósforo e enxofre. O manganés e o selicio, que nos aços se encontram en pequenas quantidades e podem considerar-se como imporezas, salvo nalguns aços especiais que possuem um teor mais elevado do que o normal e sao utilizados como elementos de liga, nas fundicoes encontram-se en percentagens consideraveis e são considerados como componentes normais da fundicao dependendo em elevado grau, destas, as caracteristicas mecanicas destes materiais. Tambem se pode consider o fósforo como elemento de liga nalguns caso, adicicionando-se as fundições para lhes dar uma maior duresa e uma maior resistência ao desgaste. Estrutura das fundiçoes Como já sabemos, as propriedades e caracteristicas mecanicas dos materiais dependem, en grande medida, da sua estrutura. Isto verifica-se partecularmente nas fundições. Nestes materiais, o carbono contido pode apresentar - se em diferentes formas, dando lugar a estruturas muito diferentes e, consequentemente ,a materiais de caracteristicas muito destintas. O carbono contido nas fundições pode estar combinado, na sua estrutura, com o ferro, fornando o que se chama «carboneto de ferro ou cementite» ou pode emcontrar-se separado do ferro, formando a grafite. O facto de o carbono contido numa fundição se encontra combinado em maior ou menor proporção, ou em forma de grafite, depende por un lado da composiçao da fundição, isto e, os elementos que ai se encontram e das quantidades de cada um e, por outro lado, da velocidade com que arrefeseu ao atingir o estado sólido Quanto maior for a velocidade de errefecimento ao solidificar a fundição no molde, menor sera a quantidade de carbono sob a forma de grafite; pelo contrário, se a velocidade de arrefecimento for moderada ou lenta, o carbono separar-se-a, destribuindo-se pelo interior da estrutura, sob a forma de veios ou pequenas láminas de grafite, muito pequenas, e a quantidade de carbono que se combina com o ferro sera tanto mas pequena quanto menor for a velocidade de arrefecimento durante a solidificação. As quantidades de carbono, silício e mangenés contida nas fundiçoes tambem exercem uma acçao importante sobre a maior ou menor quantidade de carbono que separa sob a forma de grafite. O silício tambem ajuda a separaçao da grafite e, pelo contrario, o manganés dificulta esta separação. Este fenómenos de separação de uma maior ou menor quantidade de grafite, quando se solidifica e arrefece a fundiçao, dao lugar a dois tipos diferentes de materiais: « a função branca e função cinzenta.» Fundição branca E quando todo o carbono contido na fundição esta combinada com o ferro. A sua fratura apresenta-se com uma cor branca brilhante, da qual recebe o seu nome. As fundições brancas possuem uma grande dureza e resistência ao desgaste, mas são muito frágeis. Características: -Dificil de ser fundido. -Muito duro dificil de ser usinado, só podendo ser trabalhado com ferramenta de cortes especiais. -È usado apenas em pessas que exijam muita resistência ao desgaste. -Quando quebrado, sua face apresenta-se brilhante, pos o carbono apresenta-se totalmente combinado com ferro. -Percentagem do carbono variavel entre 2% e 3%. Fundição cinzenta O ferro fundido cinzento devido as suas caracteristicas, tem grande aplicação na indústria. Características: -Facil de ser fundido e moldado em pessas. -Facil de ser trabalhado por ferramenta de corte. -Absolve muito bem as vibrações, condição que torna ideal para os corpos de maquinas. -Quando quebrado a sua face apresenta uma cor cinza escura, devido ao carbono se encontrar combinado com o ferro, em formas de palhetas de grafite. -Percentagem de carbono variavel entre 3,5% a 4,5%. Metais não ferrosos Entre os metais não ferrosos deve salientar-se, pela sua grande emportancia, o aluminio. Trata-se de um metal cuja descoberta e emprego são estraordinariamente recentes em comparação com o emprego do ferro e do cobre, conhecido desde a antuguidade mas remota. O seu empego industrial data dos principios destes seculos. O alumínio e um metal branco brilhante. No estado puro e muito resistente a corrosao pelos agentes atmosfericose uma das suas qualidades e a sua densidade muito baixa em comparaçao com os outros metais 2,6 ,tendo como consequencia o facto de suas ligas serem tambem de baixa densidade em comparaçao com as suas caracteristicas mecânicas, que sao bastante elevadas.o aluminio fundido, em bruto de fundiçao possui uma resistencia de 7kg\mm2 e um alongamento de 7%.Sendo laminado, melhoram as suas características mecânicas, laminado e recozido possui uma resistencia de 9kg\mm2 e um alongamento de 30ª40%. E o aluminio e bom condutor termico e eletrico e em condutores electricos deve utilizar o aluminio de grande pureza. O alumínio puro e pouco adequado para ser utilizado sob a forma de peças fundidas, devido a sua grande contração na solidificação e ao facto de nao se vasar com mita facilidade. Influencia dos elementos de ligas. O cobre e um dos elementos utilizados nas ligas de aluminio. Aumenta a sua resistencia mecanica e a sua vasabilidade e emprega-se em percetagens de 4% para ligas forjas. Proporciona uma maior resistencia as ligas de aluminio mais diminui a sua resistencia a corrosao. O zinco aumenta mais a vasabilidade que o cobre, mas diminui um pouco as caracteristicas mecanicas das ligas, especialmente no que diz respeito a sua resitencia ao choque. As ligas com zinco sao frageis. O manganes emprega-se tambem para as ligas de forjas, aumenta a resistencia a corrosão das ligas de aluminio de tal forma que ate chega a torna-las resistente a acção da água do mar. Alem disso melhora as caracteristicas mecânicas. Em geral, as ligas leves actualmente sao composições bastante complexas, sendo corrente a utilização de ligas com tres ou quatro elementos de liga, alem do aluminio que constitui o seu componente básico. Conclusão: Em fim chegamos a conclusão que os metais estão divididos por metal ferroso e não ferroso Em caso dos metais ferrosos encontramos como principal constituente e maior quantidade o ferro. Em caso dos metais não ferrosos, o ferro aparece com menor quantidade e não e o principal constituente. Bibliografia Material de apoio a disciplina de tecnologia mecânica. Livro de TECNOLOGIA MECÂNICA da 10ª classe. Livro de tecnologia dos metais-formação profissional. O centro UNIVERCITARIO PADRE ANCHIETO (ciência dos metais).