Tecnologia dos Materiais.pdf

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TTEECCNNOOLLOOGGIIAA DDOOSS

MMAATTEERRIIAAIISS

SENAI Servio Nacional de Aprendizagem

Industrial

Centro de Formao Profissional

AFONSO GRECO

Presidente da FIEMG

Olavo Machado Gestor do SENAI

Petrnio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI e

Superintendente de Conhecimento e Tecnologia

Lcio Sampaio

Gerente de Educao e Tecnologia

Edmar Fernando de Alcntara

Sumrio

PRESIDENTE DA FIEMG .................................................................................................................... 1

APRESENTAO .............................................................................................................................. 5

1 - MATERIAIS ................................................................................................................................... 7

2 - METAIS.......................................................................................................................................... 7

3 - METAIS FERROSOS .................................................................................................................... 7

3.1 - AO CARBONO ........................................................................................................................ 8

3.2 - FERRO FUNDIDO .................................................................................................................... 10

3.3 - FERRO FUNDIDO CINZENTO ................................................................................................ 10

3.4 - FERRO FUNDIDO BRANCO ................................................................................................... 10

3.5 - FERRO FUNDIDO NODULAR ................................................................................................. 10

3.6 - FERRO FUNDIDO MALEVEL ............................................................................................... 11

4 - METAIS NO FERROSOS ......................................................................................................... 11

4.1 - ALUMNIO ................................................................................................................................ 11

4.2 - COBRE ..................................................................................................................................... 11

4.3 - LATO ...................................................................................................................................... 12

4.4 - BRONZE ................................................................................................................................... 12

4.5 - BRONZE DE ESTANHO .......................................................................................................... 13

4.6 - BRONZE DE ALUMNIO .......................................................................................................... 13

4.7 - BRONZE DE MANGANS ....................................................................................................... 13

4.8 - BRONZE DE CHUMBO............................................................................................................ 13

4.9 - BRONZE DE ZINCO ( BRONZE VERMELHO) ....................................................................... 13

4.10 - BRONZE FOSFOROSO ......................................................................................................... 13

4.11 - METAL ANTIFRICO .......................................................................................................... 14

5 - AOS-LIGA ................................................................................................................................. 14

6 - AOS RPIDOS ......................................................................................................................... 16

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................................ 18

Tecnologia dos Materiais ____________________________________________________________

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Centro de Formao Profissional Afonso Greco

Apresentao

Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento.

Peter Drucker O ingresso na sociedade da informao exige mudanas profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produo, coleta, disseminao e uso da informao. O SENAI, maior rede privada de educao profissional do pas,sabe disso , e ,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a gide do conceito da competncia: formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resoluo de problemas, com conhecimentos tcnicos aprofundados,

flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e conscincia da necessidade de

educao continuada. Vivemos numa sociedade da informao. O conhecimento , na sua rea tecnolgica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualizao se faz necessria. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliogrfico, da sua infovia, da conexo de suas escolas rede mundial de informaes internet- to importante quanto zelar pela produo de material didtico. Isto porque, nos embates dirios,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e laboratrios do SENAI, fazem com que as informaes, contidas nos materiais didticos, tomem sentido e se concretizem em mltiplos conhecimentos. O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didticos, aguar a sua curiosidade, responder s suas demandas de informaes e construir links entre os diversos conhecimentos, to importantes para sua formao continuada !

Gerncia de Educao e Tecnologia


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1 - MMAATTEERRIIAAIISS

tudo que se emprega na construo de objetos.

CLASSIFICAO Os materiais se classificam em: ao ferroso ferro fundido metlicos no ferrosos MATERIAIS sintticos no metlicos naturais

22 -- MMEETTAAIISS

So materiais dotados de brilhos. Em geral, so bons condutores de calor e eletricidade. Os materiais metlicos podem ser:

ferrosos

no ferrosos

33 -- MMEETTAAIISS FFEERRRROOSSOOSS

So os que contm ferro. FERRO _ Metal encontrado na natureza em forma de minrio. CARBONO _ Elemento tambm encontrado em grandes quantidade na natureza.


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33..11 -- AAOO CCAARRBBOONNOO

resultante da combinao de ferro e carbono. A porcentagem de carbono pode variar de 0,5% a 1,5%.

IMPORTNCIA DO CARBONO Carbono o elemento que faz com que uns aos sejam mais duros do que outros. Por essa razo, os aos se classificam segundo o teor de carbono que contenham. Assim temos:

TEOR DE CARBONO DUREZA TMPERA

0,05 a 0,15

Extra macio

no adquire tmpera

0,15 a 0,30

Macio

no adquire tmpera

0,30 a 0,40

Meio macio

Apresenta incio de tmpera

0,40 a 0,60

Meio duro

Adquire boa tmpera

0,60 a 1,50

Duro a Extra duro

Adquire tmpera fcil

Nos aos carbono no s a qualidade est normalizada, mas tambm os diversos perfis ou formas. Esses perfis podem ser:

Barras

Chapas

Tubos

Perfilados

Arames As barras, em geral tm 6 ou 12 metros de comprimento e podem ser:

Quadradas

Redondas

Retangulares


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Sextavadas As chapas, geralmente so fabricadas:

nos tamanhos de: 1m x 2m

1m x 3m 0,60m x 1,20m

com diferentes espessuras: finas - at 3mm mdias - 3 a 5mm grossas - 5mm ou mais.

PROPRIEDADES MECNICAS:

Pode ser soldado.

Pode ser curvado.

Pode ser forjado.

Pode ser dobrado.

Pode ser laminado.

Pode ser trefilado.

Pode ser trabalhado por ferramentas de corte.

CLASSIFICAES DOS AOS CARBONOS

Os aos so classificados de acordo com a ABNT ( Associao Brasileira de

Normas Tcnicas ) que adotou os padres utilizados pelas normas SAE ( Society of Automotive Engineeers ) que para identificar os diversos aos usou um sistema de nmeros ou designaes numricas, os quais no s simplificam as suas classificaes como tem referncia direta as suas composies.

Assim, o primeiro nmero indica a classe de que faz parte um determinado ao e o nmero seguinte indica a porcentagem da liga dominante. Os dois ltimos algarismos representam o ponto de carbono ou a sua porcentagem em centsimos de 1% que o ao contm.

Exemplo:


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AO SAE 1 0 2 0

33..22 -- FFEERRRROO FFUUNNDDIIDDOO

Material metlico refinados em fornos prprios, chamados cubil. Compe-se, na sua maior parte de ferro, pequena quantidade de carbono e quantidades tambm pequenas de mangans, silcio, enxofre e fsforo. Define-se o ferro fundido como uma liga ferro-carbono que contm de 2,5% a 5% de carbono e muito frgil para usinagem. entretanto, bastante fluido quando derretido, sendo adequado para peas fundidas.

O ferro fundido obtido na fuso da gusa ; ; portanto ; um ferro de segunda fuso e tem vrias formas comerciais.

33..33 -- FFEERRRROO FFUUNNDDIIDDOO CCIINNZZEENNTTOO

O carbono apresenta-se quase todo em estado livre, sob a forma de palhetas pretas de grafita. Apresenta elevadas porcentagens de carbono (3,5 a 4,5%), de silcio (2,5%) e de mangans (0,5 a 0,8%).

um metal muito resistente a compresso, mas no suporta trao. um material de fcil usinagem, sendo muito empregado na construo de peas de mquinas, tais como colunas de mquinas, bases etc.

33..44 -- FFEERRRROO FFUUNNDDIIDDOO BBRRAANNCCOO

Neste tipo de ferro, o carbono inteiramente combinado com o ferro, constituindo um carboneto de ferro (Cementita). Quando quebrado, a parte fraturada brilhante e quase branca.

Apresenta baixo teor de carbono (2,5 a 3%), de silcio (menos de 1%) e de mangans (o,1 a 0,3%).

muito duro, quebradio e difcil de ser usinado.

33..55 -- FFEERRRROO FFUUNNDDIIDDOO NNOODDUULLAARR

um metal de grande resistncia mecnica e pouco empregado na industria. Ele obtido adicionando-se quantidades minsculas de magnsio, crio ou de outro elemento no ferro lquido, logo antes do vazamento.

0,20% de carbono

0% de elemento liga

Classe de ao ao carbono


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33..66 -- FFEERRRROO FFUUNNDDIIDDOO MMAALLEEVVEELL

mais tenaz e mais resistente a choque que o ferro fundido sendo adequado para peas de automvel, tais como alavancas e conexes de tubos.

44 -- MMEETTAAIISS NNOO FFEERRRROOSSOOSS

So os materiais que no contm ferro em sua composio. Os metais no ferrosos so encontrados na natureza com maior dificuldade

do que os metais ferrosos. Sua extrao bastante difcil e exige equipamentos carssimos e complicados. Por isto so empregados somente quando no possvel substitu-los, por outros metais ferrosos como o ao, o ferro e outros metais fundidos, porque estes so de menor custo.

Em alguns casos os metais no ferrosos so insubstituveis devido as propriedades especiais como, a alta condutibilidade eltrica, a boa condutibilidade de calor, baixa temperatura de fuso e as propriedades anti-corrosivas.

Geralmente na industria so empregados as ligas de alumnio, cobre, lato, chumbo, estanho, magnsio, zinco, etc.

Vamos ver alguns deles;

44..11 -- AALLUUMMNNIIOO

Extrado do minrio bauxita um metal leve e dctil que bom condutor de calor e eletricidade. utilizado para condutores eltricos e peas de mecanismos de distribuio de utenslios de cozinha, etc. Sua cor branca, pouco azulada. Seu peso especfico de 2,7 g/cm3 e sua temperatura de fuso de 658 C aproximado.

No ar o alumnio puro cobre-se de uma fina camada de xido de alumnio, o qual protege contra a oxidao (corroso).

um metal de boa moldagem, e no seu estado frio a ductibilidade no muito grande, porm aumenta consideravelmente quando aquecido e tambm estampa muito bem tanto a frio quanto a quente. extremamente macio, mas sua resistncia pode ser aumentada pela adio de pequenas quantidades de cobre, silcio, mangans, magnsio e ferro, embora mantendo ainda sua leveza.

44..22 -- CCOOBBRREE

um metal avermelhado, dctil, de baixa resistncia, mas muito bom condutor de calor e eletricidade. utilizado para canos, cabos eltricos, etc.


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o cobre sendo recozido, torna-se muito mole e fcil de ser dobrado ou torcido. Uma vez dobrado ou torcido repetidas vezes, torna-se rijo e quebradio, sendo necessrio recoz-lo para voltar ao estado normal.

Em presena do ar, o cobre altera-se, formando em sua superfcie uma camada esverdeada, chamada AZINHAVRE, que protege o resto do metal de progressiva oxidao.

Sua temperatura de fuso de 1083C aproximado. Propriedades:

* Pode ser laminado, trefilado e forjado. * bom condutor de calor e eletricidade. * Pode ser endurecido por meio de golpes. * Pode ser amolecido se recozido.

44..33 -- LLAATTOO

uma liga de cobre e zinco com a quantidade mnima de 50% de cobre. A sua cor amarelada e se aproxima da cor do cobre, quando a quantidade de cobre aumenta. O lato pode ser laminado ou trefilado, a frio e a quente. usado em dobradias, materiais eltricos, radiadores, parafusos, buchas e outras peas.

O lato mais resistente que o cobre.

44..44 -- BBRROONNZZEE

uma liga de cobre, estanho e outros metais, como chumbo e zinco. Possuem, segundo sua liga, boas caractersticas de deslizamentos (resistncia ao atrito) e de condutibilidade eltrica.

usado na fabricao de vlvulas de alta presso, porcas de fusos das mquinas, rodas dentadas, parafusos sem-fim, buchas e outras peas.

Os bronzes classificam-se pela sua composio, em:

* bronze de estanho * bronze de alumnio * bronze de mangans * bronze de chumbo * bronze de zinco * bronze fosforoso


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44..55 -- BBRROONNZZEE DDEE EESSTTAANNHHOO

uma liga de cobre e estanho cuja quantidade de estanho varia de 4 a 20%. Sua cor varia do amarelo claro ao amarelo avermelhado. de fcil fuso, facilmente usinado, duro e resistente a corroso.

Emprega-se nas construes navais, por ser anticorrosivo e por sua resistncia ao atrito e desgaste. usado em buchas e mancais deslizantes

44..66 -- BBRROONNZZEE DDEE AALLUUMMNNIIOO

uma liga com quantidade de 4 9 % de alumnio. Sua cor parecida com a do lato. resistente ao desgaste e a corroso. Sua fundio apresenta dificuldades, porm pode se trabalhar bem a quente e a frio.

Pelas sua boas qualidades de deslizamentos, resistncia ao desgaste e baixo coeficiente de dilatao, emprega-se na fabricao de buchas, parafusos sem-fim e rodas dentadas.

44..77 -- BBRROONNZZEE DDEE MMAANNGGAANNSS

uma liga de mangans em que predomina o cobre. Sua cor varia do amarelo ao cinza. Possui boa dureza, suporta a gua do mar e detergentes. Resiste bem ao calor.

utilizado na fabricao de fios para resistores, em eletrnica e tambm em tubos para vapor e gua do mar.

44..88 -- BBRROONNZZEE DDEE CCHHUUMMBBOO

uma liga de que contm 25% de chumbo. Tem cor prxima a do cobre. Apresenta boas qualidades deslizantes, pouca resistncia. autolubrificante.

usado na confeco de buchas e mancais deslizantes.

44..99 -- BBRROONNZZEE DDEE ZZIINNCCOO (( BBRROONNZZEE VVEERRMMEELLHHOO))

uma liga de cobre, estanho e zinco, na qual predomina o cobre. Sua cor o amarelo rosado. resistente corroso e ao desgaste. de fcil fundio e usina-se bem.

empregado em vlvulas, braadeiras de tubos, buchas deslizantes e em peas que devem resistir a altas presses e serem anti-corrosivas.

44..1100 -- BBRROONNZZEE FFOOSSFFOORROOSSOO

uma liga de cobre, estanho e um quantidade de fsforo ( material em forma de mineral do grupo dos metalides ). Resiste ao desgaste e anticorrosivo.


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empregado na fabricao de buchas para mancais de deslizamento, rodas dentadas helicoidais e peas de construo naval.

44..1111 -- MMEETTAALL AANNTTIIFFRRIICCOO

uma liga de estanho, antimnio e cobre. As quantidades so: 5% de cobre,

85% de estanho, 10% de antimnio. resistente a frico e ao desgaste. empregado em casquilhos para biela de motores de automvel e em

buchas para mancais deslizantes.

55 -- AAOOSS--LLIIGGAA

So materiais ferrosos formados pela fuso do ao com outros elementos,

tais como:

nquel (Ni) cromo (Cr) mangans (Mn) tungstnio (W) vandio (Va) silcio (Si) cobalto (Co) alumnio (Al) molibdnio (Mo)

EMPREGO: As ligas de ao servem para a fabricao de peas e ferramentas que, por

sua aplicao, requerem a presena em sua composio de um ou vrios elementos dos acima mencionados.

A liga resultante recebe o nome do elemento ou elementos, segundo seja um ou vrios os seus componentes.

Cada um desses elementos d ao ao as propriedades seguintes:

Nquel (Ni) Aumenta a resistncia e a tenacidade do ao. Eleva seu limite de elasticidade. D boa ductibilidade e boa resistncia corroso.

O ao Nquel contm de 2 a 5% de nquel e de 0,1 a 0,5% de carbono. O ao inoxidvel produzidos pelos teores de 12 a 21% de nquel e 0,1% de

carbono, apresenta grande dureza e alta resistncia.


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Cromo (Cr) D ao ao alta resistncia e dureza. Eleva seu limite de elasticidade. D boa resistncia corroso.

O ao cromo contm de 0,5 a 2% de cromo e de 0,1 a 1,5% de carbono. O ao cromo especial - tipo inoxidvel - contm de 11 a 17% de cromo.

Mangans (Mn) D ao ao extrema dureza. Grande resistncia aos choques e ao desgaste.

O ao mangans contm usualmente, 11 a 14% de mangans e de 0,8 a

1,5% de carbono. Os aos com 1,5 a 5% de mangans so frgeis.

Tungstnio (W) Aumenta a resistncia ao calor. Aumenta a dureza e a resistncia ruptura. Eleva o limite de elasticidade.

O tungstnio geralmente adicionado ao ao com outros elementos. O ao tungstnio contem 3 a 18% de tungstnio e 0,2 a 1,5% de carbono.

Vandio (Va) Melhora, nos aos a resistncia trao, sem perda de ductibilidade. Eleva os limites de elasticidade e de fadiga.

Os aos cromo-vandio contm, de 0,5 a 1,5% de cromo, de 0,15 a 0,3% de

vandio, e de 0,13 a 1,1% de carbono.

Silcio (Si) aumenta a elasticidade e a resistncia dos aos.

O ao silcio contm de 1 a 2% de silcio e de 0,1 a 0,4% de carbono.


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O silcio tem a propriedade de reduzir os efeitos residuais do magnetismo.

Cobalto (Co) Influi favoravelmente nas propriedades magnticas dos aos. Aumenta a resistncia dos aos ao calor (em associao com o

tungstnio). Alumnio (Al) Desoxida o ao. No processo de tratamento termoqumico chamado nitretao, combina-se com o azodo, favorecendo a formao de uma camada superficial durssima. Molibdnio (Mo) Sua ao nos aos semelhante a do tungstnio. Emprega-se em geral, adicionado com o cromo, produzindo os aos cromo-molibdnio, de grande resistncia.

66 -- AAOOSS RRPPIIDDOOSS

So aos ferramentas de alta liga de tungstnio, molibdnio, cromo, vandio,

e cobalto, assim designados pela sua capacidade de usinar metais com velocidade de corte maiores do que as possveis com aos ferramentas ao carbono ou de baixa e mdia liga.

A capacidade de corte de uma ferramenta de ao-rpido no se altera mesmo quando a temperatura do gume, por efeito do atrito provocado pelo trabalho de usinagem, atinge 550 a 600C. Esta caracterstica do ao rpido permite o uso das ferramentas durante perodos contnuos, relativamente longos, sem alterao dos ngulos de corte e conseqncia de 3 propriedades bsicas:

Alta resistncia ao revenimento Elevada dureza a quente Alta resistncia a abraso Os aos rpidos contm de 8 a 20% de tungstnio, 1 a 5% de vandio, at

8% de molibdnio e 3 a 4% de cromo.


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Referncias Bibliogrficas

Documents

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