TRABALHO CAIO MATERIAIS

5/17/2018 TRABALHO CAIO MATERIAIS - slidepdf.com

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COLÉGIO ESTADUAL HAIDÉE TEDESCO REALI

CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA

MATERIAIS

Mecânica

Professor: Caio Demarco

DOUGLAS RISSI

FLAVIO LEITÃO

ALDAIR PADILHA

EDIMAR SOCOL

LUCIA TORRES

Erechim, março 2012



1.0 Introdução

2.0 Materiais Compósitos

2.1Fibra de vidro

2.2 Fibra de carbono


2.4 Pirólise

2.5 Compósitos para fins estruturais

2.6 Compósitos com interfaces inteligentes

2.7 Setores Aeroespaciais

2.8 Transporte

2.9 Indústria da Construção Civil

2.10 Células Combustíveis

2.11 Outras Aplicações

3.0 Materiais Não Ferrosos

3.1 Cobre e ligas de cobre

3.2 Cobre comercial

3.3 Latões

3.4 Bronzes3.5 Cobre-Níquel

3.6 Alumínios e suas ligas

3.7 Níquel e ligas

3.8 Ligas de níquel e cromo

4.0 Conclusão



1.0 Introdução

Este trabalho tem como objetivo mostrar os diversos tipos de

materiais, e suas diversas aplicações, custos e benefícios dos

materiais compósitos e materiais não ferrosos.



2.0 Materiais Compósitos

Compósito é um material em cuja composição entra dois ou

mais tipos de materiais diferentes. Alguns exemplos são metais e

polímeros, metais e cerâmicas ou polímeros e cerâmicas.

O objetivo principal em se produzirem compósitos é de combinardiferentes materiais para produzir um único dispositivo com

propriedades superiores às dos componentes unitários. Dessa

forma, compósitos com finalidades ópticas, estruturais, elétricas,

optam, eletrônicas, químicas e outras são facilmente encontrados

em modernos dispositivos e sistemas.



Os materiais que podem compor um material compósito

podem ser classificados em dois tipos: matriz e reforço.

O material matriz é o que confere estrutura ao materialcompósito, preenchendo os espaços vazios que ficam entre os

materiais reforços e mantendo-os em suas posições relativas.

Os materiais reforços são os que realçam propriedades

mecânicas, eletromagnéticas ou químicas do material compósito

como um todo.

Pode ainda surgir uma sinergia entre material matriz emateriais reforços que resulte, no material compósito final, em

propriedades não existentes nos materiais originais.

As Resinas e as Fibras apresentam baixo peso e os materiais

fabricados a partir delas, também vão ter baixo peso, sem contar na

resistência à umidade, ao vento, ao Sol e oscilações térmicas e

também a resistência mecânica, pois uma variedade decombinações pode ser realizada entre as resinas e os materiais de

reforço.

Os compósitos apresentam também uma excepcional

resistência química o que permite a sua aplicação em ambientes

agressivos químicamente, como por exemplo, em tanques para

produtos químicos.Outra importante característica dos compósitos e a sua

flexibilidade. Comparado com outros materiais estruturais, os

compósitos levam uma grande vantagem, pois os moldes com

formas mais complexas são facilmente adaptáveis.



2.1 Fibra de vidro

A expressão fibra de vidro pode tanto referir-se à própria

fibra como ao material compósito plástico reforçado com fibra de

vidro (PRFV), que é popularmente conhecido pelo mesmo nome.

É um material composto da aglomeração de finíssimos filamentos

de vidro, que não são rígidos, altamente flexíveis. Quando

adicionado à resina poliéster (ou outro tipo de resina), transforma-se

em um composto popularmente conhecido como fibra de vidro, mas

na verdade o nome correto é PRFV, ou seja, "Plástico Reforçadocom Fibra de Vidro".

O PRFV tem alta resistência à tração, flexão e impacto, sendo

muito empregados em aplicações estruturais. É leve e não conduz

corrente elétrica, sendo utilizado também como isolante estrutural.

Permite ampla flexibilidade de projeto, possibilitando a moldagem

de peças complexas, grandes ou pequenas, sem emendas e comgrande valor funcional e estético.

Não enferruja e tem excepcional resistência a ambientes

altamente agressivos aos materiais convencionais. A resistência

química do Fiberglass é determinada pela resina e construção do

laminado. Pode ser produzido em moldes simples e baratos,

viabilizando a comercialização de peças grandes e complexas, combaixos volumes de produção. Mudanças de projeto são facilmente

realizadas nos moldes de produção, dispensando a construção de

moldes novos. Os custos de manutenção são baixos devido à alta

inércia química e resistência às intempéries, inerente ao material.




As fibras carbônicas ou fibras de carbono são matérias-primas

que provém da pirólise de materiais carbonáceos que produzem

filamentos de alta resistência mecânica usados para os mais

diversos fins, entre estes motores de foguetões (naves espaciais).

2.3 Pirólise

Em sentido estrito é uma reação de análise ou

decomposição que ocorre pela ação de altas temperaturas.Ocorre uma ruptura da estrutura molecular original de umdeterminado composto pela ação do calor em um ambiente compouco ou nenhum oxigênio.

Durante o século XX foram desenvolvidos diversos materias

fibrosos de carbono e grafita. Estes têm desempenhado um papel

importante no crescimento do desenvolvimento tecnológico

humano.

O carbono possui propriedades refratárias excepcionais, sua

temperatura de vaporização chega aos 3.700 °C, e sua resistência

às modificações químicas e físicas é bastante grande mesmo em

altas temperaturas.

2.4 Compósitos para fins estruturais

Durante os últimos 20 anos, um substancial desenvolvimento

de compósitos para aplicações estruturais foi observado. A principal

motivação desta grande evolução foi a possibilidade de se produzir

compósitos com altas propriedades mecânicas e baixas densidades

que potencialmente poderiam substituir materiais usualmente

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_de_decomposi%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula

http://pt.wikipedia.org/wiki/Composto_qu%C3%ADmico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Calor

http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Calor

http://pt.wikipedia.org/wiki/Composto_qu%C3%ADmico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_de_decomposi%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o



utilizados como o aço e madeira. A combinação de polímeros de

alto desempenho com fibras cerâmicas ou poliméricas de alto

módulo elástico e resistência mecânica, permitiu a produção de

novos compósitos com um grupo de propriedades específicas (porunidade de peso) superiores ao aço, alumínio e outros. Esses

compósitos apresentam em geral altas razões módulo/peso e

resistência/peso superiores à de materiais cerâmicos, poliméricos e

metálicos (figura).

2.5 Compósitos com interfaces inteligentes

A interface em compósitos tem um papel decisivo na

determinação das propriedades e desempenho desses materiais.Ela é responsável pela transmissão de tensões da matriz para os

agentes de reforço, além de usualmente agir como passo para a

penetração de moléculas como as de água. Em processos de

fratura, o descolamento do polímero constituinte da matriz do

compósito da superfície dos agentes de reforço (interface) é um

mecanismo que consome energia das trincas em propagação. Noentanto, tal mecanismo é irreversível e causa a degradação física



do compósito. Vários tipos de tratamentos interfaciais são capazes

de alterar as propriedades interfaciais de compósitos. No entanto, a

maioria desses processos não é capaz de preparar interfaces

estruturalmente específicas. Assim, tais processos acabam porlevar à fabricação de interfaces estruturalmente não controladas e

pouco versáteis do ponto de vista de comportamento.

Por outro lado, pretende-se desenvolver "interfaces

inteligentes" com estruturas especificamente projetadas e

construídas para realizar múltiplas tarefas em dispositivos.No caso

de compósito para fins estruturais, objetiva-se o desenvolvimentode interfaces capazes de não somente transferir tensões, mas

também acrescentar mecanismos de dissipação de energia durante

processos de propagação de trincas.

Interfaces auto-reparadoras com estruturas controladas, as quais

atuariam como agente dissipador de energia, e ainda teriam

capacidade de se regenerar após este processo, podem serconstruídas a partir da inserção controlada de polímero nas

superfícies dos agentes de reforço.



2.6 Setor Aeroespacial

Historicamente, estruturas aeronáuticas em compósitos têm sido

fabricadas utilizando-se fibras longas, com comprimento igual à

dimensão do componente que está sendo manufaturado. Dessa

maneira, ocorre a máxima transferência das propriedades

mecânicas da fibra para o compósito (sob determinadas condições

de carregamento das fibras). No entanto, a fabricação de estruturas

complexas, utilizando fibras contínuas, exige uma significativa

quantidade de trabalho manual ou equipamentos complexos e carosde corte do reforço e laminação dos pré-impregnados. Em função

disso, trabalhos recentes têm combinado o uso de pré-formas de

fibras secas e picadas e processos de transferência de resina,

visando ampliar o uso de compósitos poliméricos em componentes

de estrutura secundária (com menor exigência estrutural). O

resultado desses trabalhos mostra vantagens de custo eprocessabilidade e na relação peso/resistência, em comparação ao

componente metálico substituído.

A utilização de compósitos poliméricos avançados em partes

estruturais de aeronaves cresce a cada ano, devido às excelentes

propriedades mecânicas que este material confere ao componente

que está sendo projetado e por permitir flexibilidade no projeto depeças complexas e com propriedades locais específicas. Hoje, a

empresa americana Hexcel Corporation, fornecedora de pré-

impregnados (tecido ou cabo de reforço contínuo, impregnado com

resina no estágio B) homologados internacionalmente para serem

utilizados na manufatura de componentes aeronáuticos estruturais,

já movimenta mais de 1 bilhão de dólares, fornecendo paraempresas como a Boeing, Bombardier e EMBRAER.



O crescente uso de polímeros reforçados com fibras de

carbono no setor aeronáutico deve-se, principalmente, ao constante

desafio que esta indústria possui na obtenção de componentes que

exibam os maiores valores de resistência mecânica e de rigidezespecíficas entre os materiais disponíveis. A substituição do

alumínio por compósitos poliméricos estruturais, por exemplo,

permite uma redução de peso de 20 a 30%, além de 25% na

redução do custo final de obtenção das peças.

Hoje, os compósitos de fibras contínuas com matriz termorrígida

estão sendo utilizados na obtenção de componentes internos,externos, nervuras de asas em aeronaves da Boeing, portas de

trens de aterrissagem, radome do Hércules, flapes, partes

estruturais do F-16, bordas de ataque, entre outras.

O processo mais utilizado na fabricação dos compósitos poliméricos

termorrígidos tem sido a cura em autoclave de peças laminadas

manualmente. Com o objetivo de aperfeiçoar a produção dessescompósitos com qualidade para aplicação aeroespacial, estudos

têm sido realizados sobre o efeito de delaminação em bordas livre e

moldada de compósitos com diferentes arranjos de fibras e sobre a

influência da porosidade nas propriedades mecânicas finais do

material obtido. Entretanto, existem muitos outros processos

atualmente em uso, podendo-se citar a pultrusão, bobinagem, atrançagem com ângulos e densidades de fibras pré-determinados

(braiding ), RTM, etc.

Apesar de a matriz epóxi ser ainda muito utilizada no

processamento de compósitos, uma nova geração de resina

termorrígida modificada com termoplásticos, as bismaleimidas

(BMI), está sendo utilizada nas mais importantes e complexas

aplicações de alto desempenho no setor aeronáutico, podendo-se



citar na aeronaves F22, F117 e B2, do programa militar americano.

Na área civil, compósitos com este tipo de matriz vêm sendo

utilizados na indústria de carros de fórmula-1. Os compósitos com

bismaleimida apresentam a combinação única de alta temperaturade serviço, excelentes propriedade mecânicas até cerca de 180°C

em condições úmidas, exibindo tolerância a danos superior às

melhores resinas epóxi. Certas BMI são capazes de serem

utilizadas na faixa de temperatura de 232-288°C, apresentando

comportamento semelhante à poliimida PMR-15. As BMI, também,

permitem o uso do processo RTM.A aeronave supersônica F22, que atinge velocidades de 1,5

Mach, utiliza em sua estrutura 24% de material compósito

polimérico, 39% de titânio, 16% de alumínio, 6% de aço e 15% de

outros materiais. Sendo que, 50% do peso em compósito são

constituídos da matriz de resina BMI. A aeronave F22, apesar de

suas velocidades de vôo, não utiliza em suas superfícies externasmaterial retardante de chama, devido às características de

resistência térmica e química da BMI.

A aeronave Tucano produzida pela EMBRAER, mostrando os

componentes fabricados em compósitos termorrígidos, utilizando

como reforço fibras de carbono, kevlar e vidro.

O uso de compósitos termoplásticos reforçados com fibrascontínuas também tem sido ampliado no setor aeroespacial, devido,

principalmente, à redução drástica da fadiga, maiores valores de

resistências ao impacto e ao fogo, baixa absorção de umidade,

temperatura de serviço mais elevada e grande versatilidade na

produção em série, exibindo propriedades mecânicas iguais ou

superiores às apresentadas pelos compósitos termorrígidos. No

setor aeronáutico, o uso de compósitos termoplásticos é promissor



na construção de fuselagens, permitindo com isto uma redução de

peso em torno de 25%, em relação às estruturas metálicas hoje

utilizadas. Hoje, dois processos tecnológicos estão sendo

estudados, de modo a ampliar o uso deste tipo de compósitos sem,no entanto, onerar em demasia os custos com a aquisição de novas

ferramentas de moldagem. O primeiro processo, conhecido como

termoformagem de laminas, consiste em laminar os pré-

impregnados e pré-consolidar por prensagem a quente. Estes

laminados são, então, cortados e moldados na obtenção da peça. O

segundo processo é conhecido como consolidação in-situ , o qualutiliza a laminação contínua e a consolidação direta da peça. Hoje,

estes compósitos estão sendo utilizados na obtenção de

componentes externos, como portas de aeronaves da Boeing e da

Fokker.

Vários polímeros de última geração estão sendo utilizados na

obtenção destes compósitos destacando-se: poliamidas, poliimidas,PEEK [poli(éter-éter-cetona)], PEI [poli(éter-imida)], PPS

[poli(sulfeto de fenileno)], PSU (polisulfona), entre outros,

atendendo a requisitos de resistência mecânica na faixa de ¾60 a

200°C, utilizando processos como a moldagem por compressão a

quente, a pultrusão reativa, a injeção e o RTM.

No setor aeroespacial tem-se, ainda, os compósitoscarbono/carbono constituídos por uma matriz de carbono,

proveniente de precursores à base de resinas ou piches. Esta

classe de compósito termo-estrutural procura aliar as propriedades

de alto desempenho das fibras de carbono com as características

singulares do carbono. Os materiais carbonosos, em suas

diferentes formas estruturais, apresentam alta resistência mecânica

em temperaturas de até 2800°C, na ausência de oxigênio, boa



resistência à corrosão, baixa expansão térmica, inércia química e

resistência a variações súbitas de temperatura. Estas propriedades

tornam este material atrativo para aplicações a elevadas

temperaturas (800-2500°C) em atmosfera inerte e condiçõesablativas.

Embora existam todas estas vantagens, a aplicação do

carbono tem sido limitada pela baixa deformação na ruptura, alta

sensibilidade a imperfeições, anisotropia, variabilidade nas

propriedades, dificuldades no processo de obtenção de

componentes de grandes dimensões e formatos complexos. Alémdisso, devido ao seu elevado custo, comparado com outros

materiais, a sua aplicação está restrita às áreas aeroespacial,

nuclear, biomédica e algumas aplicações especiais.

Outro fator limitante da utilização do CRFC é a sua

susceptibilidade à oxidação a temperaturas de aproximadamente

500°C, sob ar. Porém, isto pode ser minimizado fazendo-se orecobrimento de sua superfície com antioxidantes adequados.

Quando a temperatura de aplicação está na faixa entre 500 - 600°C,

a inibição pode ser obtida utilizando-se compostos inorgânicos

como óxido de boro e fosfatos. Quando a temperatura de utilização

for maior que 600°C costuma-se recobrir o CRFC com carbeto de

silício, carbeto de titânio, entre outros.Apesar do o CRFC ser susceptível à oxidação a temperaturas

superiores a 500°C, este fator torna-se menos relevante quando a

aplicação do compósito for por um curto período de duração, como

nos casos de gargantas de tubeiras de foguetes à base de

propelente sólido ou componentes com a função de proteção

térmica, como em mísseis e veículos de reentrada. Ainda no campo

aeroespacial, os CRFC estão sendo utilizados em bordas de



ataques de aeronaves supersônicas e do ônibus espacial (Space

Shuttle) da NASA, componentes estes que chegam atingir

temperaturas de até 1500°C, devido ao atrito com a atmosfera e,

em sistemas de freios de aeronaves supersônicas militares e civis(como o Concorde), devido à sua baixa taxa de desgaste com a

temperatura, aos bons coeficientes de atrito e de calor específico,

que proporcionam um atrito brando durante o período de frenagem.

O potencial de frenagem do compósito carbono/carbono é cerca de

quatro a cinco vezes superiores aos sistemas convencionais

(metálicos) aumentando, assim, a segurança da aeronave. Estesistema oferece, ainda, uma economia de peso, comparado com os

convencionais.

O processamento do CRFC tem como fase intermediária a

obtenção de compósitos carbono/fenólica. Estes compósitos

poliméricos reforçados com fibras de carbono, além de serem

materiais precursores dos CRFC, têm encontrado aplicações termo-estrutural como proteção térmica de foguetes. Na tecnologia de

propulsão de foguetes que usam combustíveis sólidos, os

compósitos carbono/fenólica têm papel fundamental como o suporte

da garganta de tubeira em CRFC, protetor térmico na região de

saída dos gases de queima do propelente e nas regiões anterior e

posterior à garganta.



2.7 Transporte

A tendência mundial mostra que a indústria automotiva a

médios e longos prazos será a maior usuária dos compósitos

poliméricos. No entanto, esta lucrativa oportunidade só se firmará

quando os compósitos reforçados com fibras de vidro e carbono

apresentarem preço competitivo com o alumínio e o aço. A



possibilidade de aplicação dos compósitos neste setor é na

manufatura de um sistema único de estruturas como chassis e

carrocerias, principalmente pelos processos de moldagem e RTM,

podendo ainda ser ampliado na manufatura do tanque decombustível, pelo processo de bobinagem, entre outras. Hoje, esta

indústria já faz uso de polímeros e de compósitos com fibras

picadas na fabricação de componentes sem exigência estrutural

primária.

Com relação aos compósitos carbono/carbono, hoje estes

materiais já são utilizados como discos de freios em carros deformula-1 e trens de alta velocidade, em substituição aos asbestos.

2.8 Indústria da Construção Civil

Durante muito tempo os compósitos poliméricos têm sido

utilizados basicamente para reparos e adequações de pontes eedificações danificadas. No entanto, a deterioração da parte

pavimentada das pontes (leito da ponte) é considerada um sério

problema de infra-estrutura. Tal desafio tem levado à investigação

de materiais não-convencionais para solucionar esses problemas.

Avanços na manufatura de compósitos poliméricos reforçados com

fibras, somado aos valores de resistência e rigidez desses materiaisnas condições de uso, simulados em laboratório, levaram à

produção, nos Estados Unidos da América no estado da Virgínia, de

módulos de leitos de pontes para reparos temporários ou

permanentes. Inicialmente, o custo desses leitos em material

compósito é cerca de 60% maior que o correspondente à produção

de leitos em concreto. No entanto, a busca por uma produção emescala industrial e o menor peso desses leitos, facilitando o seu



transporte e a sua colocação final, têm motivado a continuidade dos

trabalhos de substituição de materiais convencionais. Uma outra

área da indústria da construção civil que tem dedicado atenção

especial aos compósitos poliméricos estruturais, na tentativa deminimizar o peso das estruturas e diminuir os riscos de

desabamentos, mantendo as mesmas características mecânicas

dos materiais convencionais, é a construção de edificações em

áreas sujeitas a abalos sísmicos.

A prática da trançagem de fibras (braiding ) foi, por muito

tempo, utilizada para a obtenção de estruturas simples, de usodecorativo ou como cordas. Atualmente este processo vem sendo

utilizado na manufatura de componentes aeroespaciais e mais

recentemente na produção de hastes, estacas e tubos de menor

peso aplicados no setor da construção civil, como componente com

exigências estruturais. O uso de fibras estruturais como carbono,

vidro, aramida tem viabilizado a obtenção de pré-formas trançadas,com a combinação de fibras ou não, cilíndricas ou planas,

impregnadas com termorrígidos ou termoplásticos. Estas estruturas

trançadas, dependendo dos tipos de fibra e matriz polimérica

utilizados tem apresentado, em geral, preço competitivo, com

interessantes valores de resistência e rigidez, resistência à corrosão

e menor peso.

2.9 Células Combustíveis

Os compósitos carbono/carbono além de suas aplicações no

setor aeroespacial têm encontrado aplicações em células

combustíveis como eletrodos e outros componentes estruturais,devido à sua excelente resistência à corrosão e boas propriedades



térmicas e elétricas. A maioria das células combustível modernas é

baseada no uso de eletrólitos à base de ácido fosfórico como

eletrólito, operando a 204°C e gerando de 200 kW a 11 MW d

energia elétrica. Estas células individuais são ligadas em sérieformando módulos. A combinação de muitos desses módulos são

utilizados para formar um gerador de energia. Protótipos dessas

células com compósitos CRFC têm mostrado bons resultados,

porém a viabilização de seu uso depende, ainda, da redução do

custo e do tempo de preparação do compósito.

A aplicação dos compósitos CRFC em reatores de energia porfusão e fissão também é promissora por apresentar como

características: baixo número atômico, baixa seção de choque com

nêutrons, alta estabilidade térmica, não se funde, excelente

resistência ao choque térmico, tolerância a danos por nêutrons,

baixo coeficiente de expansão térmico, alta resistência mecânica,

baixo módulo de Young, resistência à erosão por jateamento deplasmas e baixa liberação de gases.

O CRFC também pode ser utilizado na confecção de cápsulas

de proteção de isótopos utilizados em missões espaciais para gerar

calor e eletricidade.

2.10 Outras Aplicações

Na área médica os materiais compósitos poliméricos têmencontrado aplicação na confecção de próteses ortopédicas



externas e o compósito carbono/carbono em próteses ortopédicas

internas.

Os compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono

têm sido utilizados, também, em sistemas de antenas, devido àssuas boas propriedades de reflexão de rádio-freqüência, alta

estabilidade dimensional e boa condutividade elétrica. Isto inclui

antenas parabólicas, subrefletores e estruturas traseiras de

emissores de rádio-freqüência. Já os compósitos com fibras de

vidro e kevlar vêm sendo utilizados como material transparente à

radiação eletromagnética na faixa de microondas, sendo aplicadosna manufatura de radomes de aeronaves (nariz do avião), tendo

como função proteger o radar de busca e imageamento, sem

interferir na radiação emitida ou recebida pelo radar.

Os compósitos poliméricos obtidos pelo processo de

trançagem e/ou pultrusão têm sido utilizados na manufatura de

artigos esportivos como tacos de basebol, de hóquei, varas depescar, esqui para uso em esportes aquáticos e em neve,

estruturas de bicicletas, entre muitos outros artigos utilizados nesta

área.

Outra área que vem se beneficiando das propriedades de

resistência mecânica e menor peso dos compósitos estruturais é a

de construção de plataformas off-shore e de equipamentos para aextração de petróleo em alto mar. O uso de compósitos obtidos pelo

processo de bobinagem tem oferecido muitas vantagens nesta

área, permitindo o projeto de tubos com as características

desejadas à aplicação, em função da escolha correta da fibra,

matriz e da orientação das fibras durante a bobinagem.



3.0 Materiais Não Ferrosos

Denominam-se metais não ferrosos, os metais em que não

haja ferro ou em que o ferro está presente em pequenasquantidades, como elemento de liga Os metais não ferrosos sãomais caros e apresentam maior resistência à corrosão, menorresistência mecânica, pior resistência a temperaturas elevadas emelhor resistência em baixas temperaturas que o aço carbono.

Os principais serviços com metais não ferrosos são os serviços decorrosão e de não contaminação pelo produto da corrosão, comoem situações extremas de temperaturas baixas e altas.

Abaixo faremos uma exposição dos principais metais nãoferrosos utilizados em equipamento de processos.

3.1 Cobre e ligas de cobre

São usualmente utilizados cerca de 50 tipos de cobre e ligasem equipamento de processos, os quais podem ser classificadosem: cobre comercial, latões, bronzes e cobreníquel

3.2 Cobre comercial

O cobre comercial apresenta pelo menos 95% de cobre. Aprincipal fraqueza desse material e o descaimento de suaresistência mecânica em temperaturas elevadas permitem-se o usodo cobre comercial até a temperatura de 200OC. A temperatura

máxima de utilização e seu elevado custo restringem a utilizaçãodeste material. Devido sua estrutura CFC, o cobre não apresentatransição dúctil-frágil e pode ser utilizado sem teste

de impacto até a temperatura de – 200OC.

A resistência do cobre comercial à corrosão assim como asligas de cobre é conseqüência da formação de uma camadapassivadora de vários compostos de cobre, diferindo da camadapassivadora de óxidos dos aços. Deve-se lembrar que o cobre esuas ligas são altamente catódicos em relação ao aço carbono, a



união cobre aço carbono, causará uma intensa corrosão galvânicana presença de meios eletrolíticos.

O cobre comercial apresenta excelente resistência à corrosãoatmosférica úmida e poluída, e também às águas salobras e

salgada, aos meios não oxidantes, aos compostos orgânicos(alcoóis, aldeídos, cetonas, hidrocarbonetos, ácidos graxos, etc).Apresenta baixa resistência a corrosão em meios ácidos oxidantesfortes (nítrico, sulfúrico, crômico, entre outros). Tanto o cobre comosuas ligas apresentam corrosão sob tensão em meios onde houvera presença de amônia, aminas, sais amoniacais, cianetos entreoutros compostos nitrogenados.

Não se pode utilizar o cobre e suas ligas em serviços com oacetileno, pois há a formação de um produto explosivo.

3.3 LatõesOs latões são ligas de cobre com até 40% de zinco e

pequenas concentrações de outros elementos. O aumento daquantidade de zinco na solução sólida diminui o custo do material etambém diminui a resistência à corrosão. Para quantidadessuperiores a 15% ocorrerá grave dezincificação, o que pode serobservado pela mudança de cor do latão que passa do amarelopara o vermelho cobre. A dezincificação pode ser controlada com aadição de As ou Sb.

Os latões são usados, principalmente para tubos e espelhosde troca de calor, bem como para válvulas de pequeno diâmetro,sempre que o serviço for realizado em baixas pressões, devido àpequena resistência mecânica dos latões.

Os elementos sem especificação de porcentagem são adicionadosem pequenas quantidades.

3.4 BronzesOs bronzes são ligas de cobre criadas com o intuito de

melhorar a resistência à temperatura e a resistência mecânica. Oselementos de liga associados ao cobre (85-95%) são: Sb, Al, P, Si.Como sabemos os elementos Si e Al são desoxidantes sendo maisutilizado em equipamentos de processos. Os bronzes industriaispodem ser utilizados entre as temperaturas de -200OC a 370OC.



As resistências dos bronzes são similar a do cobre comerciale também estão sujeitos a corrosão sob tensão em presença deamônia, aminas, sais amoniacais, e mercúrio.

São empregados para a construção de válvulas pequenas e

para o mecanismo interno de válvulas grandes e paras os espelhosde trocadores de calor.

3.5 Cobre-NíquelO níquel e o cobre possuem tamanhos atômicos próximos,

assim a liga cobre níquel formam soluções sólidas substitucionaispraticamente em qualquer proporção.

Os cobre níquel possuem melhor resistência à corrosão e àtemperaturas elevadas, mas também eleva o preço do material. A

resistência mecânica do cobre-níquel é semelhante a do bronze esua resistência à corrosão é semelhante a do cobre comercial.

São usados principalmente para feixes tubulares detrocadores de calor, onde circula água salgada ou outras águasagressivas e para tubulações de águas agressivas e de ácidosdiluídos com pequenos diâmetros, onde não é possível o uso doaço carbono.

3.6 Alumínios e suas ligas

O alumino é um metal de baixa densidade e altacondutividade térmica e baixa resistência mecânica. Com umaestrutura CFC o alumínio pode ser utilizado para serviços atépróximo do zero absoluto, pois não apresenta a transição dúctil-frágil, sua resistência mecânica (LR e LE especificamente) aumentacom a diminuição da temperatura.. Para temperaturas elevadas aresistência mecânica do alumínio decai tornando seu uso imprópriopara temperaturas acima de 150OC.

O alumínio forma uma fina camada passivadora de óxidomuito estável e tenaz, sendo praticamente inerte à atmosfera eapresentando uma boa corrosão às águas salinas, alcalinas eacidas. Apresenta também boa corrosão nos seguintes meioscorrosivos:

Oxigênio, água oxigenada, acido nítrico, amônia e compostosamoniacais, alcoóis ésteres, éteres, cetonas, aminas, ácidosorgânicos, hidrocarbonetos; todos em temperatura ambiente.

Enxofre, H2S, SO2, sulfetos e produtos sulfurosos

provenientes dos hidrocarbonetos, em altas temperaturas.



CO, CO2, ácido carbono Acetileno, HCN, amônia anidra ouhidratada.

O alumínio é altamente atacado quimicamente (corrosão química)por acido minerais não oxidante (HCl, HF, H2SO4, etc) pela soda e

potassa cáusticas, e por soluções fortemente alcalinas. O mercúrioe compostos mercuriais causam corrosão sob tensão no alumínio,Graças ao seu excelente desempenho em baixas temperaturas oAlumínio é usado para serviços criogênicos com gases liquefeitos eserviços a baixa temperatura em que as condições de corrosão esegurança o permitam.

3.7 Níquel e ligasTanto o níquel quanto suas ligas apresentam excelente

resistência a corrosão e resistência mecânica em temperaturaselevadas e baixas. Várias ligas de níquel patenteado e suasprincipais propriedades.

O custo elevado das ligas de níquel faz que estes matériassejam poucas usadas a baixa temperatura, onde se prefere usarmateriais mais baratos como o alumínio e os aços austeníticos.Normalmente emprega-se o níquel em ambientes corrosivosseveros de cáusticos sendo o níquel 201 o mais empregado paraesses serviços em temperaturas de 300OC.

De todas as ligas de níquel o metal monel é o mais utilizado emequipamentos de processos, sendo usados para tubulações eválvulas de pequeno diâmetro, para tubulações de trocadores decalor e como material de revestimento anticorrosivo.

Os Inconel e os Incoloys foram criados para serviços severos:oxidantes ou redutores, em temperaturas elevadas.

Os Hasteloy são ligas de níquel de alto custo com grandesquantidades de Mo, podendo também conter Cr, Co, W, V e outros

metais, são classificados em tipos B, C, D, e G. Os hasteloy tipo B éuma das ligas industriais mais resistentes à corrosão que existe.

O custo extremamente elevado destas ligas inclusive ao custo doTitânio limita seu emprego em alguns casos excepcionais, quandonão houver alternativas. São usados em trocadores de calor epeças pequenas.



3.8 Ligas de níquel e cromo

Al Cr Fe Mo Ni Nb+Ta W Dureza HB Estado

0 15,5 5,5 16 57 0 3,8 184 Recozido

0 15,5 8 0 76 0 0 120-170 Recozido

0 21,5 0 9 61 3,6 0 180 Recozido

0,5 21 46 0 32,5 0 0 120-184 Recozido

0 19 18,5 3 52,5 5,1 0 382 Endurecido



4.0 Conclusão

Ao concluirmos este trabalho podemos afirmar que a todo um estudo em

qualquer material para conseguirmos reduzir custos nas empresas, ondepode ser aplicado cada tipo de material e a resistência de cada material.

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TRABALHO CAIO MATERIAIS